单片机系统实现对舵机输出转角的控制，必须首先完成两个任务：首先是产生基本的PWM 周期信号，因为FUTABA-S3003 内部的比对信号周期为20ms,所以本设计也要产生20ms的周期信号；其次是脉宽的调整，即单片机模拟PWM 信号的输出，并且调整占空比。采用的控制方式是改变单片机的一个定时器中断的初值，将20ms 分为两次中断执行，一次短定时中断和一次长定时中断。这样既节省了硬件电路，也减少了软件开销，控制系统工作效率和控制精度都很高。具体如图1 所示：例如想让舵机转向30 度的角度，它的正脉冲为0.7ms，则负脉冲为20ms-0.7ms=19.3ms，所以按下30 度的按键,按下的同时控制口P1.0 发送高电平，然后设置定时器在0.7ms 后发生中断，中断发生后，在中断程序里将控制口P1.0 改为低电平，并将中断时间改为19.3ms，再过19.3ms 进入下一次定时中断，再将控制口P1.0 改为高电平，并将定时器初值改为0.7ms，等待下次中断到来，如此往复实现PWM 信号输出到舵机。用修改定时器中断初值的方法巧妙形成了脉冲信号，调整时间段的宽度便可使伺服舵机灵活运动。 为保证软件在定时中断里不采集其他信号，并且使发生PWM 信号的程序不影响中断程序的运行(如果这些程序所占用时间过长，有可能会发生中断程序还未结束，下次中断又到来的后果)，所以需要将采集信号的函数放在长定时中断过程中执行，也就是说每经过两次中断执行一次这些程序，执行的周期还是20ms。在图1 中的九个按键是控制信号输出的控制键，指示灯起到指示作用，在P1.0 口是控制信号输出端口。  



图 1 单片机控制器控制一舵机电路图  

以上是单片机对一个舵机控制的电路，单片机控制器控制三舵机电路图如图 2 所示。  



图2 单片机控制器控制三舵机电路图  

3 系统软件设计  


图3 单片机控制器控制三舵机主程序流程图  

软件程序设计中包含一个主程序和三个子程序。单片机控制三舵机主程序流程图如图3所示。主程序中开关KK 是决定自动或手动的按键，在自动档里，通过三个舵机的分时转动可以完成机械手的自动抓取物体并移动的目的。当KK 打到手动档时，K1、K2、K3 是三个舵机的选择开关，KK2、KK2 是控制电机正反转动的开关，每次按下都有脉冲输出给舵机进行比对，实现转向的目的。三个子程序为自动运行程序、脉冲信号输出程序和***程序。  

4 机械手的物理结构  

机械手是三自由度旋转机械手，主要由手，肘，和肩构成。手就是夹持物体的部分，由一舵机控制它的张合。肘是控制整个手臂上下运动的部件，由一个舵机控制。肩即机械手的底盘控制手臂水平面上的转动。物理结构图如下图4。