大家齐动手，跟我来做头部运动传感器。终于成功了，感谢Gale兄的辛苦！

gale

原帖由 xunicheng 于 2008-5-15 21:12 发表



这个我记下了。

呵呵，理论和实际还是相差很远啊，纸上谈兵，有很多问题是想不到的，做过以后才知道。

前两天调332的充电板，比较器的指示电路死活调不出来，然后才发现原理图有错误，管脚接错了， ...

悲惨的消息：舵机信号是周期22ms的PWM信号，1ms脉冲代表-100% 2ms脉冲代表+100%，也就是说，2ms-1ms=1ms的时间需要分为200份（假如精度有1%的话），这就意味着要精确控制舵机，需要做到5us的精确PWM，以TINY13的能力，全速做还差不多，中间要穿插传感器分析，这个。。。:em17:

xunicheng

原帖由 gale 于 2008-5-15 21:55 发表


悲惨的消息：舵机信号是周期22ms的PWM信号，1ms脉冲代表-100% 2ms脉冲代表+100%，也就是说，2ms-1ms=1ms的时间需要分为200份（假如精度有1%的话），这就意味着要精确控制舵机，需要做到5us的精确PWM，以TIN ...

是这样吗？？:em22: :em22: :em22:

gale

你是问“舵机信号是这样吗？” 还是问“实现5us很困难吗？”
如果是前者，我只能说：是，示波器图见http://bbs.mx3g.com/thread-16917-1-1.html
为了保险，我刚才又用T9+蓝箭微接测量了一次，确实是这样，而且步进很细微，可以做到4us

如果是后者，我也只能说：确实很困难，1.2M主频的AVR CPU，为了方便计算，就当1M好了，差不多1us一个指令，也就是说，如果没有硬件的帮助，要实现5us步进的准确PWM，需要能够在5条指令中完成PWM的基本控制，这几乎要耗尽CPU的资源，其他什么事情也不能干了。如果用硬件PWM的话，又存在一个问题，那就是舵机的PWM只是在5% 10%这样极小的占空比之间变化，而AVR的硬件PWM是0%~100%，8位的PWM摊到5%的范围上只有很差的步进量。。。


另，这个传感器太灵敏了，我放在桌面上，轻微的桌面变形都会引发传感器的动作，几乎成为一个报警器了。我想正规的陀螺仪应该会使用两个传感器，一个高灵敏的用于轻微的运动，一个低灵敏的用于剧烈运动。

xunicheng

不错，这个传感器的确太灵敏，商品的陀螺也是用一个传感器的，但是可以测量的角速度比较大，或者说比较迟钝。

舵机没必要一定要送20ms的脉冲，你试试送一个方波，它也能正常工作。

xunicheng

还有，用定时器中断来做，会很省资源。

不过13只有1个定时器，头疼。

[ 本帖最后由 xunicheng 于 2008-5-15 22:52 编辑 ]

gale

原帖由 xunicheng 于 2008-5-15 22:47 发表
还有，用定时器中断来做，会很省资源。

不过13只有1个定时器，头疼。

我全部都是用中断完成的，不过CPU太慢，中断也不灵啊，举例来说，我简单试验了一下，用中断产生方波，效果很好，然后打开外部中断接收PPM信号，由于外部中断要处理PPM信号，CPU主频低执行的比较慢，所以一旦遥控器开机，PPM出现，定时器中断的方波就不成样子了。

这个传感器做简单的方向性判断还是不错的，要定量分析就很痛苦，稍微动一下就饱和了。。。

今晚收摊了！东西要不要发还给你？

xunicheng

原帖由 gale 于 2008-5-15 22:59 发表

我全部都是用中断完成的，不过CPU太慢，中断也不灵啊，举例来说，我简单试验了一下，用中断产生方波，效果很好，然后打开外部中断接收PPM信号，由于外部中断要处理PPM信号，CPU主频低执行的比较慢，所以一旦遥 ...

不用，你留着研究吧。

mega8的电路图，有空发给我。

还有，源程序能否发来我学习学习？？

[ 本帖最后由 xunicheng 于 2008-5-15 23:07 编辑 ]

xunicheng

总觉得不太对。舵机信号是500微秒-1500微秒，用定时器来做，每个周期至少有500微妙的时间来做其它的事情。即使要做到1微妙的精度，也只需要设置定时器定时501微秒就行啊。而且每个周期是20ms，至少有几万个机器周期来用。

我是根据用汇编玩51时候的经验来说的啊，AVR不懂，也许是乱说。

gale看看这篇文章：http://www.mcu123.com/news/Article/uc/uc8051/200608/173.html


忙过着一阵，试着拿汇编爬一下。

[ 本帖最后由 xunicheng 于 2008-5-15 23:39 编辑 ]

gale

原帖由 xunicheng 于 2008-5-15 23:35 发表
总觉得不太对。舵机信号是500微秒-1500微秒，用定时器来做，每个周期至少有500微妙的时间来做其它的事情。即使要做到1微妙的精度，也只需要设置定时器定时501微秒就行啊。而且每个周期是20ms，至少有几万个机器 ...

看过了，单独搞定舵机驱动还是没问题的，我昨晚不知遇到了什么问题，用TINY13定时器全速产生方波只能有40us周期，再低就不行了，今晚再试试看。

AVR的指令周期比51更短，效率更高，如果也是12M主频，完全没有问题。

yhybear

这种事情，汇编是首选。否则只能用更强的cpu了，gale不要放弃啊。

gale

原帖由 yhybear 于 2008-5-16 14:41 发表
这种事情，汇编是首选。否则只能用更强的cpu了，gale不要放弃啊。

十年前也是从51汇编爬过来的，现在已经基本放弃汇编了，开发成本高啊，放弃久了也就生疏了。其实用了AVR以后，用C基本没有遇到过啥子麻烦，这次主要是TINY13的主频太低了。。。

另，这个东西我调了几个工作时了，有如下心得：
1、传感器太灵敏，这不是好事是坏事，非常容易饱和，不容易精确反映动作情况，需要有办法减弱其灵敏度
2、CPU主频太低，PPM解码分析什么的都是小事，很容易搞定，可要想达到“锁尾”，需要有一些比较复杂的计算
3、供电部分建议二级稳压，比如7806来一个 1117再来一个，因为太灵敏了，要减少其他因素带来的扰动
4、强烈建议用高主频大空间单片机，要想效果好，早晚用大宝，还有一些滤波、容错算法需要占用RAM和ROM啊
5、PPM信号输入要加三极管整形
6、如果要做头部感应，是否可以用红外方式？？？

另外，昨天我一直在想，这个东西还能做什么有趣的东西呢？

ravenfire

gale,先把这个做出来阿
其他好玩的我帮你想哈

飞行无极限

听说要角速度的处理要用卡尔曼滤波。

xunicheng

gale兄，你画个mega8的电路，我打板，早动手早出东东。

gale

原帖由 xunicheng 于 2008-5-16 15:59 发表
gale兄，你画个mega8的电路，我打板，早动手早出东东。

不用着急，电路简单，我先面包板上搞搞。说实话，早日出东西是不指望了，楼上的卡X曼滤波已经着实吓了我一跳了，也诚征其他高手参加，不过我估计难，能把这个搞出来，就是一个锁尾陀螺仪，还是二维的，呵呵:em15:

yhybear

原帖由 gale 于 2008-5-16 14:57 发表


十年前也是从51汇编爬过来的，现在已经基本放弃汇编了，开发成本高啊，放弃久了也就生疏了。其实用了AVR以后，用C基本没有遇到过啥子麻烦，这次主要是TINY13的主频太低了。。。

另，这个东西我调了几个工 ...

说的很对:em26:
这个东西用在自平衡机器人，固定翼的自动平衡，飞机自动油门自动补偿中都可以试试啊，都满好玩的啊。:em19:
其实讨论一下这些东西也不错，过过干瘾，练练脑子。:em15:

xunicheng

原帖由 gale 于 2008-5-16 16:01 发表


不用着急，电路简单，我先面包板上搞搞。说实话，早日出东西是不指望了，楼上的卡X曼滤波已经着实吓了我一跳了，也诚征其他高手参加，不过我估计难，能把这个搞出来，就是一个锁尾陀螺仪，还是二维的，呵呵 ...

:em26: :em26: :em26: :em26:

gale

刚才快速搞定了两个舵机的驱动——定时器只做一件事情是很轻松的。见下:Servo1 2可取值0~200,100是中立点
//////////////////////////////////////////////////////////////////
//设置定时器0
//9.6M振荡器下主频为1.2M
//1.2M主频下 256分频=213.333us计1个数
BYTE Servo1;
BYTE Servo2;
void ServoInit(void)
{
        TCCR0A = 0;                                //不作为PWM使用
        TCCR0B = 0b00000100;        //定时器/计数器0控制寄存器bit7~3保留，bit2~0时钟选择
                                                        //000定时器计数器停止
                                                        //001=CK 010=CK/8 011=CK/64 100=CK/256 101=CK/1024
                                                        //110=外部T0脚，下降沿
                                                        //111=外部T0脚，上升沿
        TIMSK0 = 0b00000010;        //允许定时器0溢出中断
        Servo1=0;
        Servo2=0;
}

/////////////////////////////////////////////////
//定时器中断服务程序
//20ms中断一次
//舵机信号是20~22ms周期，-100%~+100% 对应1ms~2ms的脉宽

#define Delay5us() {BYTE j;for(j=0;j<2;j++) asm ("nop;");}//延时5us

SIGNAL (SIG_OVERFLOW0)
{
        BYTE i;
        
        TCNT0=256-94;

        //拉高两个舵机输出
        PWMH();        

        //延时1ms
        for(i=0;i<200;i++)
        {
                Delay5us();
        }

        //根据舵机比例在合适时机拉低舵机输出
        for(i=0;i<200;i++)
        {               
                if(i>Servo1)        PWM1L();
                if(i>Servo2)        PWM2L();
                Delay5us();
        }
}

xunicheng

传感器饱和似乎没什么办法解决，慢点转，呵呵。

gale

原帖由 xunicheng 于 2008-5-16 21:29 发表
传感器饱和似乎没什么办法解决，慢点转，呵呵。

郁闷啊，就这么简单的程序，其输出脉冲还是不稳定，舵机颤抖个不停，开始我还以外是驱动信号电压5V的原因，加电阻分压到3.4V以后还是一样。似乎在这个1.2M主频的东西上还是有麻烦啊。。。找了一段文章：
在机器人机电控制系统中，舵机控制效果是性能的重要影响因素。舵机可以在微机电系统和航模中作为基本的输出执行机构，其简单的控制和输出使得单片机系统非常容易与之接口。
   舵机是一种位置（角度）伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。目前在高档遥控玩具，如航模，包括飞机模型，潜艇模型；遥控机器人中已经使用得比较普遍。舵机是一种俗称，其实是一种伺服马达。
舵机的控制一般需要一个20ms左右的时基脉冲，该脉冲的高电平部分一般为0.5ms~2.5ms范围内的角度控制脉冲部分。以180度角度伺服为例，那么对应的控制关系是这样的：
   0.5ms--------------0度；
   1.0ms------------45度；
   1.5ms------------90度；
   2.0ms-----------135度；
   2.5ms-----------180度；
请看下形象描述吧:



这只是一种参考数值，具体的参数，请参见舵机的技术参数。
   小型舵机的工作电压一般为4.8V或6V，转速也不是很快，一般为0.22/60度或0.18/60度，所以假如你更改角度控制脉冲的宽度太快时，舵机可能反应不过来。如果需要更快速的反应，就需要更高的转速了。
要精确的控制舵机，其实没有那么容易，很多舵机的位置等级有1024个，那么，如果舵机的有效角度范围为180度的话，其控制的角度精度是可以达到180/1024度约0.18度了，从时间上看其实要求的脉宽控制精度为2000/1024us约2us。如果你拿了个舵机，连控制精度为1度都达不到的话，而且还看到舵机在发抖。在这种情况下，只要舵机的电压没有抖动，那抖动的就是你的控制脉冲了。而这个脉冲为什么会抖动呢？当然和你选用的脉冲发生器有关了。一些前辈喜欢用555来调舵机的驱动脉冲，如果只是控制几个点位置伺服好像是可以这么做的，可以多用几个开关引些电阻出来调占空比，这么做简单吗，应该不会啦，调试应该是非常麻烦而且运行也不一定可靠的。其实主要还是他那个年代，单片机这东西不流行呀，哪里会哟！
使用传统单片机控制舵机的方案也有很多，多是利用定时器和中断的方式来完成控制的，这样的方式控制1个舵机还是相当有效的，但是随着舵机数量的增加，也许控制起来就没有那么方便而且可以达到约2微秒的脉宽控制精度了。听说AVR也有控制32个舵机的试验板，不过精度能不能达到2微秒可能还是要泰克才知道了。其实测试起来很简单，你只需要将其控制信号与示波器连接，然后让试验板输出的舵机控制信号以2微秒的宽度递增。