Összekötő szervomotor és AVR mikrovezérlő atmega16

A szervomotorokat széles körben használják, ahol pontos vezérlésre van szükség, például robotok, automatizált gépek, robotkarok stb. A szervomotor hatóköre azonban nem korlátozódik ennyire, és számos alkalmazásban használható. Ha többet szeretne megtudni a szervomotor alapjairól, elméletéről és működési elvéről, kövesse a linket.

Korábban számos szerverhez csatlakoztattuk a szervomotort:

• Összekötő szervomotor és ARM7-LPC2148
• Összekötő szervomotor az MSP430G2-vel
• Összekötő szervomotor és STM32F103C8
• Összekötő szervomotor PIC mikrokontrollerrel MPLAB és XC8 használatával
• Összekötő szervomotor az Arduino Unóval
• Szervomotor összekapcsolása a 8051 mikrokontrollerrel

Ebben az oktatóanyagban összekapcsoljuk a mikro szervo motort az Atmega16 AVR mikrovezérlővel az Atmel Studio 7.0 használatával. A szervomotor 4,8-6 V feszültségre működik. A forgásszögét és irányát impulzus vonat vagy PWM jelek alkalmazásával szabályozhatjuk. Vegye figyelembe, hogy a szervomotorok nem mozoghatnak teljes 360 fokos forgatáshoz, ezért ott használják őket, ahol nincs szükség folyamatos forgatásra. A forgásszög 0 -180 fok vagy (-90) - (+90) fok.

Szükséges alkatrészek

1. SG90 Tower Pro mikro szervo motor
2. Atmega16 mikrokontroller IC
3. 16Mhz kristályoszcillátor
4. Két 100nF kondenzátor
5. Két 22pF kondenzátor
6. Nyomógomb
7. Jumper huzalok
8. Kenyérlemez
9. USBASP v2.0
10. Led (bármilyen színű)

A szervomotor csapjának leírása

1. Piros = pozitív tápegység (4,8 V-6 V)
2. Barna = föld
3. Narancs = Vezérlőjel (PWM tű)

Kördiagramm

A szervomotor AVR mikrokontrollerrel történő forgatásához csatlakoztassa az összes alkatrészt az alábbi ábra szerint. Négy PWM csap van, bármely Atmega16 PWM tűt használhatunk. Ebben az oktatóanyagban a PD5 PIN-t (OC1A) használjuk a PWM előállításához. A PD5 közvetlenül csatlakozik a szervomotor narancssárga vezetékéhez, amely a bemeneti jel csap. Csatlakoztasson bármilyen színű LED-et az áramjelzőhöz. Csatlakoztasson egy nyomógombot a Reset pin-be az Atmega16 alaphelyzetbe állításához, ha szükséges. Csatlakoztassa az Atmega16-ot megfelelő kristályoszcillátor áramkörrel. Az egész rendszert 5 V-os tápfeszültség táplálja.

A teljes beállítás az alábbiak szerint fog kinézni:

Szervomotor vezérlése AVR ATmega16-tal

A léptetőmotorhoz hasonlóan a szervomotorhoz sem kell külső meghajtó, pl. ULN2003 vagy L293D motormeghajtó. Csak a PWM elegendő a szervomotor meghajtásához, és nagyon könnyű PWM-et előállítani mikrovezérlőből. Ennek a szervomotornak a nyomatéka 2,5 kg / cm, tehát ha nagyobb nyomatékra van szüksége, akkor ez a szervo nem megfelelő.

Mint tudjuk, a szervomotor 20 ms-onként keres impulzust, és a pozitív impulzus hossza határozza meg a szervomotor forgási szögét.

A 20ms-os impulzus eléréséhez szükséges frekvencia 50Hz (f = 1 / T). Tehát ehhez a szervomotorhoz a specifikáció azt mondja, hogy 0 fokhoz 0,388 ms, 90 fokhoz 1,264 ms, 180 fokhoz pedig 2,14 ms impulzusra van szükségünk.

A meghatározott impulzusok előállításához az Atmega16 Timer1-ét fogjuk használni. A CPU frekvenciája 16Mz, de csak 1Mhz-t fogunk használni, mivel nincs sok perifériánk csatlakoztatva a mikrovezérlőhöz, és nincs nagy terhelés a mikrovezérlőn, ezért 1Mhz elvégzi a munkát. Az előmérő 1-re van állítva. Tehát az óra értéke 1Mhz / 1 = 1Mhz (1uS), ami nagyszerű. Timer1 fogják használni, mint gyors PWM üzemmód azaz Mode 14. Használhatja a különböző közlekedési módok időzítő generálni kívánt impulzus. A hivatkozás az alábbiakban található, és további leírást az Atmega16 hivatalos adatlapján talál.

A Timer1 gyors PWM módként való használatához szükségünk lesz az ICR1 (Input Capture Register1) TOP értékére. Az alábbi TOP képlet megtalálásához használja:

f pwm = f cpu / nx (1 + TOP)

Ez egyszerűsíthető, TOP = ( f cpu / ( f pwm xn)) - 1

Hol, N = az elővízkő beállítása

f _cpu = CPU gyakorisága

f _{pwm = A} szervomotor impulzusszélessége 50Hz

Most számítsa ki az ICR1 értéket, mivel minden szükséges érték megvan, N = 1, f _cpu = 1MHz, f _pwm = 50Hz

Csak tegye az értékeket a fenti képletbe, és megkapjuk

ICR1 = 1999

Ez azt jelenti, hogy elérjük a maximális fokot, azaz 180 ^0-ot, az ICR1-nek 1999-nek kell lennie.

A 16 MHz-es kristályok és a Prescaler 16-ra állítva meglesz

ICR1 = 4999

Most folytassuk a vázlat megbeszélését.

Az Atmega16 programozása USBasp használatával

A szervomotor vezérlésének teljes AVR kódját az alábbiakban adjuk meg. A kód egyszerű és könnyen érthető.

Itt kódoltuk az Atmega16-ot, hogy a szervomotort 0 ^0- ról 180 ^0- ra forgassuk, és ismét 180 ^0- ról 0 ^0-ra térjünk vissza. Ez az átmenet 9 lépésben fog teljesülni, azaz 0 - 45 - 90 - 135 - 180 - 135 - 90 - 45 - 0. Késedelemre az Atmel Studio belső könyvtárát fogjuk használni, azaz

Csatlakoztassa az USBASP v2.0-t, és kövesse az ezen a linken található utasításokat az Atmega16 AVR mikrovezérlő programozásához az USBASP és az Atmel Studio 7.0 használatával. Csak készítse el a vázlatot és töltse fel a külső eszköztár segítségével.

Az alábbiakban bemutatjuk a teljes kódot a demonstrációs videóval. Tudjon meg többet a szervomotorokról is, ismerve a robotika fontosságát.