步骤1：电路图

电路图非常简单;整个项目由12V适配器供电。然后使用两个7805电压调节器将此12V转换为+ 5V。一个标记为+ 5V，另一个标记为+ 5V（2）。具有两个调节器的原因是当伺服旋转时，它会吸入大量电流，从而产生电压降。这种电压降迫使PIC重新启动，因此我们无法在同一+ 5V电压轨上同时运行PIC和伺服电机。因此标有+ 5V的电源用于为PIC单片机，LCD和电位计供电，标有+ 5V（2）的独立稳压器输出用于为伺服电机供电。

提供0V至5V可变电压的电位器的五个输出引脚连接到PIC的模拟引脚An0至AN4。由于我们计划使用定时器来产生PWM，因此伺服电机可以连接到任何GPIO引脚。我为伺服电机选择了RD2到RD6的引脚，但它可以是您选择的任何GPIO。

由于程序涉及大量调试，因此16x2 LCD显示器也连接到PIC的portB。这将显示正在控制的伺服电机的占空比。除此之外，我还扩展了所有GPIO和模拟引脚的连接，以防将来需要连接任何传感器。最后，我还连接了编程器引脚H1，使用ICSP编程选项直接使用pickit3对PIC进行编程。

步骤2：在GPIO引脚上生成PWM信号以进行伺服电机控制

电路准备就绪后，我们必须弄清楚如何生成PWN PIC的GPIO引脚上的信号用于控制伺服电机。我们已经使用Timer中断方法累了类似的东西并且成功了。在这里，我们将建立在它之上。

所有业余爱好伺服电机的工作频率为50Hz。这意味着伺服电机的一个完整脉冲周期为1/50（F = 1/T），即20ms。在这20ms内，控制信号仅为0到2ms，而其余信号总是关闭。下图显示了ON时间如何仅在0到2ms之间变化，将电机从0度旋转到180度持续20ms。

考虑到这一点，我们必须在这样的情况下编写程序PIC从电位计读取0到1204的方式并将其映射到0到100，这将是伺服电机的占空比。使用此占空比，我们可以计算伺服电机的ON时间。然后我们可以定期中断初始化定时器中断，使其与Arduino中的millis（）函数类似。这样，我们可以将状态GPIO引脚切换为高电平达到所需的持续时间，并在20ms（一个完整周期）后将其关闭，然后重复相同的过程。现在，我们已经了解了逻辑，让我们进入程序。

步骤3：为机器人臂编程PIC16F8771A

总是像完整的程序一样视频可以在本页末尾找到，代码也可以从这里下载所有必要的文件。在本节中，我们将讨论该程序背后的逻辑。该程序采用ADC模块，定时器模块和LCD模块来控制机械臂。如果您不了解如何使用ADC功能或定时器功能或将LCD与PIC连接，则可以回退到相应的链接以了解它们。假设读者熟悉这些概念，下面给出了解释。

定时器0端口配置

代码中最重要的部分是将Timer 0设置为过流具体延迟。计算此延迟的公式可以给出为

Delay = （（256-REG_val）*（Prescal*4））/Fosc

通过使用OPTION_REG和TMR0寄存器，我们将Timer 0设置为以预分频值32运行，REG val设置为248.我们硬件中使用的晶体频率（Fosc）为20Mhz。使用这些值，延迟可以计算为

Delay = （（256-248）*（32*4）） / （20000000）

= 0.0000512 seconds （or）

= 0.05 msec

所以现在我们已经将计时器设置为每0.05ms溢出一次。下面给出了执行相同操作的代码

/*****Port Configuration for Timer ******/

OPTION_REG = 0b00000100; // Timer0 with external freq and 32 as prescalar // Also Enables PULL UPs

TMR0=248; // Load the time value for 0.0001s; delayValue can be between 0-256 only

TMR0IE=1; //Enable timer interrupt bit in PIE1 register

GIE=1; //Enable Global Interrupt

PEIE=1; //Enable the Peripheral Interrupt

/***********______***********/

在伺服电机的总0ms到2ms控制窗口中，我们可以用0.05msec的分辨率控制它，这使得我们可以在0度之间为电机提供（2/0.05）40个不同的位置到180度。如果您的MCU可以支持它以获得更多位置和精确控制，您可以进一步降低此值。

中断服务程序（ISR）

现在我们将Timer 0设置为每0.05ms溢出一次，我们将TMR0IF中断标志设置为0.05ms。因此，在ISR函数中，我们可以重置该标志并将名为count的变量递增1。所以现在这个变量每0.05ms增加1。

void interrupt timer_isr（） {

if（TMR0IF==1） // Timer flag has been triggered due to timer overflow -》 set to overflow for every 0.05ms {

TMR0 = 248; //Load the timer Value

TMR0IF=0; // Clear timer interrupt flag

count++; //Count increments by 1 for every 0.05ms }

计算占空比和导通时间

接下来，我们必须计算所有五个伺服电机的占空比和导通时间。我们有五个伺服电机，每个伺服电机用于控制臂的各个部分。因此，我们必须读取所有五个的ADC值，并计算每个的占空比和导通时间。

ADC值将在0到1024的范围内，只需将0.0976（100/1024 = 0.0976）乘以获得的值即可转换为0％至100％占空比。然后必须将此0到100％的占空比转换为ON时间。我们知道，在100％占空比时，ON时间必须为2ms（180度），因此乘以0.02（2/100 = 0.02）将0到100占空比转换为0到2ms。但是我们的定时器变量计数设置为每0.05ms增加一次。这意味着每1ms计数值将为20（1/0.05 = 20）。所以我们必须将20乘以0.02来计算我们程序的准确时间，这将给出0.4（0.02 * 20 = 0.4）的值。相同的代码如下所示，你可以看到它使用for循环重复5次。结果值存储在T_ON数组中。

for （int pot_num=0; pot_num《=3; pot_num++）

{ int Pev_val = T_ON［pot_num］;

POT_val = （ADC_Read（pot_num））; //Read the value of POT using ADC

Duty_cycle = （POT_val * 0.0976）; //Map 0 to 1024 to 0 to 100

T_ON［pot_num］ = Duty_cycle* 0.4;//20*0.02

选择要旋转的电机

我们无法控制所有五个电机，因为它会使ISR代码大幅减速整个微控制器。所以我们一次只能旋转一个伺服电机。要选择旋转哪个伺服，微控制器会监控所有五个伺服电机的开启时间，并将其与之前的准时进行比较。如果ON时间发生变化，我们可以得出结论，必须移动特定的伺服。相同的代码如下所示。

if （T_ON［pot_num］ ！= Pev_val） {

Lcd_Clear（）;

servo = pot_num;

Lcd_Set_Cursor（2，11）; Lcd_Print_String（“S：”）;

Lcd_Print_Char（servo+‘0’）;

if （pot_num==0）

{Lcd_Set_Cursor（1，1）;

Lcd_Print_String（“A：”）;}

else if （pot_num==1）

{Lcd_Set_Cursor（1，6）;

Lcd_Print_String（“B：”）;}

else if （pot_num==2）

{Lcd_Set_Cursor（1，11）;

Lcd_Print_String（“C：”）;}

else if （pot_num==3）

{Lcd_Set_Cursor（2，1）;

Lcd_Print_String（“D：”）;}

else if （pot_num==4）

{Lcd_Set_Cursor（2，6）;

Lcd_Print_String（“E：”）;}

char d2 = （Duty_cycle） %10;

char d1 = （Duty_cycle/10） %10;

Lcd_Print_Char（d1+‘0’）;Lcd_Print_Char（d2+‘0’）;

我们还在LCD屏幕上打印伺服占空比，以便用户了解其当前位置。基于接通时间的变化，可变伺服系统用0到4的数字更新，每个数字代表各个电动机。

控制ISR内部的伺服电机

在ISR内部，变量计数每0.05ms增加一次，这意味着每1ms变量将增加20。使用它我们必须控制引脚以产生PWM信号。如果count的值小于导通时间，则使用下面的行

打开该电机的GPIOPORTD = PORTD | servo_code［servo］;

此处，数组servo_code ［］具有所有五个伺服电机的引脚细节，并根据变量伺服中的值，将使用该特定伺服电机的代码。然后逻辑OR（|）与现有的PORTD位，这样我们就不会干扰其他电机的值，只更新这个特定的电机。类似地，关闭引脚

PORTD = PORTD & ~（servo_code［servo］）;

我们使用逻辑反转（〜）运算符反转了位值，然后在PORTD上执行AND（＆amp;）操作以仅关闭所需的引脚，同时将其他引脚保持在先前的状态。完整的代码段如下所示。

void interrupt timer_isr（） {

if（TMR0IF==1） // Timer flag has been triggered due to timer overflow -》 set to overflow for every 0.05ms {

TMR0 = 248; //Load the timer Value

TMR0IF=0; // Clear timer interrupt flag

count++; //Count increments by 1 for every 0.05ms -》 count will be 20 for every 1ms （0.05/1 = 20）） }

int servo_code［］ = {0b01000000， 0b00100000， 0b00010000， 0b00001000， 0b00000100 };

if （count 》= 20*20）

count=0;

if （count 《= （T_ON［servo］） ）

PORTD = PORTD | servo_code［servo］;

else

PORTD = PORTD & ~（servo_code［servo］）; }

我们知道在GPIO引脚再次打开之前，总周期必须持续20ms。因此，我们通过将count的值与400（上面讨论的计算相同）进行比较来检查计数是否超过20ms，如果是，我们必须再次将计数初始化为零。

步骤4：PIC机械臂代码的模拟

在将代码送到真实硬件之前，最好先模拟代码。所以我使用Proteus来模拟我的代码并验证它是否正常工作。用于仿真的电路如下所示。我们使用示波器检查是否按要求生成PWM信号。此外，我们可以验证LCD和伺服电机是否按预期旋转。

正如您所见，LCD根据第3电机的电位值显示电机D的占空比为07。类似的，如果移动另一个电位器，则该电位器的占空比及其电机编号将显示在LCD上。示波器上显示的PWM信号

使用示波器上的光标选项测量的总循环周期为22.2ms，非常接近所需的20ms。最后，我们确信代码有效，因此要继续使用电路，我们可以将其焊接在穿孔板上或使用PCB。它不会在面包板上轻松工作，因为POT总是会因连接不良而产生一些问题。

步骤5：使用EasyEDA进行PCB设计

设计此PIC机器人手臂，我们选择了名为EasyEDA的在线EDA工具。我已经使用它很长一段时间了，因为它占地面