1.0 简介
- 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伺服控制系统。在高档遥控玩具，如飞机、潜艇模型，遥控机器人中已经得到了普遍应用。本篇通过官方驱动库和自定义函数来实现舵机控制。
- 外形结构：主要是由外壳、无核心马达、四级减速齿轮、电路板和位置检测器所构成。
- 工作原理：
其工作原理是由接收机或者单片机发出信号给舵机，其内部有一个基准电路，产生周期为20ms，宽度为1.5ms 的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。经由电路板上的IC 判断转动方向，再驱动无核心马达开始转动，透过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器送回信号，判断是否已经到达定位。
舵机转动的角度是通过调节PWM「脉冲宽度调制」信号的占空比来实现的。标准的PWM信号的周期固定为20ms，理论上脉宽分布应该在1ms到2ms之间，实际上可由0.5ms到2.5ms之间，脉宽与转角0°—180°相对应。不同厂家不同型号的舵机也会有所差异。
- SG90舵机（180°）相关参数见下表：
2.0 实验材料
- Arduino Uno R3开发板
- USB数据线
- 三根公母线
- SG90舵机
- 一台安装Arduino开发环境的电脑
3.0 实验步骤
3.1 根据原理图搭建电路
舵机红色线接开发板5V，棕色线接开发板GND，橙色信号线接开发板数字引脚10。
实验原理图：
实验接线图：
3.2 新建sketch，拷贝如下代码并进行保存编译上传
代码1：
#include <Servo.h> // 调用Servo库 Servo servo_10; // 定义Servo对象来控制 void setup(){ servo_10.attach(10); // 控制线连接数字10 } void loop(){ for (pos = 0; pos <= 180; pos ++) { // 0°到180° // in steps of 1 degree servo_10.write(pos); // 舵机角度写入 delay(5); // 控制移动速度 } for (pos = 180; pos >= 0; pos --) { // 从180°到0° servo_10.write(pos); // 舵机角度写入 delay(5); // 控制移动速度 } }
代码2：
int servopin = 10; //设置舵机驱动脚到数字口10 int myangle;//定义角度变量 int pulsewidth;//定义脉宽变量 int val; void servopulse(int servopin, int myangle) /*定义一个脉冲函数，用来模拟方式产生PWM值*/ { pulsewidth = (myangle * 11) + 500; //将角度转化为500-2480 的脉宽值 digitalWrite(servopin, HIGH); //将舵机接口电平置高 delayMicroseconds(pulsewidth);//延时脉宽值的微秒数 digitalWrite(servopin, LOW); //将舵机接口电平置低 delay(20 - pulsewidth / 1000); //延时周期内剩余时间 } void setup() { pinMode(servopin, OUTPUT); //设定舵机接口为输出接口 Serial.begin(9600);//设置波特率为9600 Serial.println("servo=o_seral_simple ready" ) ; } void loop()//将0 到9 的数转化为0 到180 角度，并让LED 闪烁相应数的次数 { val = Serial.read(); //读取串口收到的数据 if (val >= '0' && val <= '9') //判断收到数据值是否符合范围 { val = val - '0'; //将ASCII码转换成数值，例'9'-'0'=0x39-0x30=9 val = val * (180 / 9); //将数字转化为角度，例9*（180/9）=180 Serial.print("moving servo to "); Serial.print(val, DEC); Serial.println(); for (int i = 0; i <= 50; i++) //给予舵机足够的时间让它转到指定角度 { servopulse(servopin, val); //引用脉冲函数 } } }
3.3 实验现象
代码1：
代码2：
4.0 总结
- 用Arduino 控制舵机的方法有两种，代码1是直接利用Arduino 自带的Servo 函数进行舵机的控制，这种控制方法的优点在于程序编写，缺点是只能控制2 路舵机，因为Arduino 自带函数只能利用数字9、10 接口。代码2是通过Arduino 的普通数字传感器接口产生占空比不同的方波，模拟产生PWM 信号进行舵机定位，控制原理更加清晰。
- Arduino 的驱动能力有限，所以当需要控制1 个以上的舵机时需要外接电源。
- 在以后的博文中我们将学会用arduino常用传感器和执行器，从而实现对外部世界进行感知，充分认识这个有机与无机的环境，科学地合理地进行创作和发挥效益，然后为人类社会发展贡献一点微薄之力。
