基于STM32单片机皮影戏机器人的设计与实现

程欣宇

江汉大学



基于STM32单片机皮影戏机器人的设计与实现

程欣宇

江汉大学

摘要：本次设计通过STM32单片机输出五路PWM波分别控制五个舵机形成的三组舵机组。通过每个舵机的不同转速与转角可以完成皮影的动作。同时采用AD采样监控电压，然后换算成所需的坐标点，显示在彩屏上方便记录。皮影的左右移动通过步进电机所控制的导轨实现，构成“猪八戒打妖怪”的皮影戏。

1　引言

随着科学的发展，机械化的作业执行逐渐成为了社会的主流发展趋势。在本次设计中以使用单片机控制机械复原皮影戏为例，展现单片机在传播传统文化中的作用。

2　方案设计

机器人皮影使用32位单片机STM32进行其余电机的控制以及采样；采用一共三组的五个舵机进行操控皮影的三只长杆的操作；使用遥控分别控制，且通过彩屏显示长杆转动的角度方便记录；同时皮影放置在横向的步进电机控制轨道，轨道长约50cm。

3　机器人皮影的工作原理

通过舵机以及步进电机控制，数组设定输入舵机的PWM波占空比，分别控制每个长杆的平面内移动，又通过输入给步进电机的高低电平控制步进电机的正反转以此达到控制皮影左右移动。这个系统可分为中心控制模块，舵机模块，步进电机模块等部分。

3.1舵机控制电路

系统中，舵机通过控制长杆带动皮影戏运动，要使舵机能够带动长杆，经过详细的对比之后，选择使用DS3115数码舵机：15KG 0.15sec/60度 4.8-7.2V。如图。

图1　仿真各舵机波形

3.2步进电机模块