1）舵機(jī)的用途

伺服舵機(jī)一般也簡(jiǎn)稱為舵機(jī)，是一種可以精確控制位置的電機(jī)系統(tǒng)，它可以通過(guò)控制指令輸出指定的旋轉(zhuǎn)角度。

與普通直流電機(jī)的區(qū)別主要在：直流電機(jī)是一圈圈轉(zhuǎn)動(dòng)的，舵機(jī)只能在一定角度內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，到達(dá)指定的位置后就停止；舵機(jī)一般有最大旋轉(zhuǎn)角度，不能360°旋轉(zhuǎn)。普通直流電機(jī)一般是整圈轉(zhuǎn)動(dòng)適合做動(dòng)力用，舵機(jī)是控制某物體轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度用，適合用于控制轉(zhuǎn)向、姿態(tài)、或者用作運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)。

2）舵機(jī)的參數(shù)

扭力，由于舵機(jī)的動(dòng)力來(lái)自于電機(jī)和減速齒輪組，它的輸出扭力比較大，常見(jiàn)的玩具級(jí)別的9g舵機(jī)也能提供1.5kg/cm~1.8kg/cm的扭力，見(jiàn)下圖：

舵機(jī)的另一個(gè)重要的參數(shù)是速度，就是上圖中的Operating Speed參數(shù)，主要表征了舵機(jī)最快能轉(zhuǎn)動(dòng)的角速率，如上圖中，在6V電壓無(wú)負(fù)載的情況下，這款舵機(jī)0.1s時(shí)間能轉(zhuǎn)過(guò)60°角。

3）舵機(jī)的工作原理

舵機(jī)的內(nèi)部是由直流電機(jī)、減速齒輪組、傳感器和控制電路組成，是一個(gè)閉環(huán)的控制系統(tǒng)，它的原理框圖如下：

舵機(jī)的軸上連接有一個(gè)電位器作為位置檢測(cè)傳感器，舵軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電位器輸出的電壓會(huì)變化（也就是可以通過(guò)電壓得知舵軸的角度）。外部輸入控制信號(hào)時(shí)，控制電路會(huì)比較控制信號(hào)與舵軸位置是否有偏差，如果不同，則會(huì)控制馬達(dá)驅(qū)動(dòng)舵軸轉(zhuǎn)到預(yù)定的位置，直到控制信號(hào)與舵軸位置相同。這個(gè)控制系統(tǒng)一般也是由PID實(shí)現(xiàn)的。

我們?cè)谑褂枚鏅C(jī)時(shí)，可以不用考慮它內(nèi)部是如何工作的，只需要按規(guī)則給出合適的控制信號(hào)即可。

舵機(jī)對(duì)外的接口一般是三根線：

正極、負(fù)極用于供電；信號(hào)線用于接收控制信號(hào)，這個(gè)控制信號(hào)一般是PWM波，利用PWM波的占空比來(lái)控制舵機(jī)的輸出角度。

具體控制規(guī)則是：PWM波的周期為20ms，脈沖高電平一般為0.5ms~2.5ms。0.5ms時(shí)舵機(jī)輸出最大負(fù)角度，2.5ms時(shí)舵機(jī)輸出最大正角度，中間的脈寬和角度線性對(duì)應(yīng)，如下圖所示：

了解了上述的驅(qū)動(dòng)規(guī)則，就不難理解為什么很多成品的航模遙控裝置，其接收機(jī)的各通道輸出，既可以接到電調(diào)上，也可以接到舵機(jī)上，因?yàn)殡娬{(diào)和舵機(jī)都可以通過(guò)PWM波控制的。

4）舵機(jī)驅(qū)動(dòng)編程實(shí)踐

現(xiàn)在我們就編寫(xiě)一個(gè)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)舵機(jī)的驅(qū)動(dòng)，還是使用stm32f103C8t6最小系統(tǒng)板作為硬件。

舵機(jī)的負(fù)極連GND，正極連5V，信號(hào)線連到單片機(jī)的PB1引腳上。

在cubemx中建立工程，如下設(shè)置，使用定時(shí)器3的ch4輸出pwm：

PWM波的參數(shù)，配置為20ms周期，初值脈沖寬度為0.5ms，生成keil工程。

然后再keil工程中添加代碼：

Tim.c文件中添加修改PWM脈寬的函數(shù)，調(diào)用這個(gè)函數(shù)可以方便地修改定時(shí)器3的ch4輸出的pwm的脈寬：

、

Main.c文件中，主函數(shù)初始化時(shí)添加啟動(dòng)PWM輸出的函數(shù)，并且在主循環(huán)中每隔1s鐘修改一次PWM的寬度，以觀察是否能驅(qū)動(dòng)舵機(jī)運(yùn)動(dòng)：

編譯上述代碼下載到開(kāi)發(fā)板運(yùn)行，可以看到舵機(jī)每隔1s會(huì)運(yùn)動(dòng)到一個(gè)新位置，運(yùn)動(dòng)到最大角度后，下一次會(huì)回到初始位置。