舵機(jī)控制方法

舵機(jī)的伺服系統(tǒng)由可變寬度的脈沖來(lái)進(jìn)行控制，控制線是用來(lái)傳送脈沖的。脈沖的參數(shù)有最小值，最大值，和頻率。一般而言，舵機(jī)的基準(zhǔn)信號(hào)都是周期為20ms，寬度為1.5ms。這個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)定義的位置為中間位置。舵機(jī)有最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度，中間位置的定義就是從這個(gè)位置到最大角度與最小角度的量完全一樣。最重要的一點(diǎn)是，不同舵機(jī)的最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度可能不相同，但是其中間位置的脈沖寬度是一定的，那就是1.5ms。如下圖：

角度是由來(lái)自控制線的持續(xù)的脈沖所產(chǎn)生。這種控制方法叫做脈沖調(diào)制。脈沖的長(zhǎng)短決定舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)多大角度。例如：1.5毫秒脈沖會(huì)到轉(zhuǎn)動(dòng)到中間位置（對(duì)于180°舵機(jī)來(lái)說(shuō)，就是90°位置）。當(dāng)控制系統(tǒng)發(fā)出指令，讓舵機(jī)移動(dòng)到某一位置，并讓他保持這個(gè)角度，這時(shí)外力的影響不會(huì)讓他角度產(chǎn)生變化，但是這個(gè)是由上限的，上限就是他的最大扭力。除非控制系統(tǒng)不停的發(fā)出脈沖穩(wěn)定舵機(jī)的角度，舵機(jī)的角度不會(huì)一直不變。

當(dāng)舵機(jī)接收到一個(gè)小于1.5ms的脈沖，輸出軸會(huì)以中間位置為標(biāo)準(zhǔn)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一定角度。接收到的脈沖大于1.5ms情況相反。不同品牌，甚至同一品牌的不同舵機(jī)，都會(huì)有不同的最大值和最小值。一般而言，最小脈沖為1ms，最大脈沖為2ms。如下圖：

Arduino控制舵機(jī)的兩種方法

1、第一種是通過(guò)Arduino的普通數(shù)字傳感器接口產(chǎn)生占空比不同的方波，模擬產(chǎn)生PWM信號(hào)進(jìn)行舵機(jī)定位。

2、第二種是直接利用Arduino自帶的Servo函數(shù)進(jìn)行舵機(jī)的控制，這種控制方法的優(yōu)點(diǎn)在于程序編寫(xiě)，缺點(diǎn)是只能控制2路舵機(jī)，因?yàn)锳rduino自帶函數(shù)只能利用數(shù)字9、10接口。Arduino的驅(qū)動(dòng)能力有限，所以當(dāng)需要控制1個(gè)以上的舵機(jī)時(shí)需要外接電源。

arduino如何控制舵機(jī)及詳細(xì)步驟

工具/原料：

Arduino 實(shí)驗(yàn)套件（Arduino UNO控制器，面包板，跳線，USB數(shù)據(jù)線）

80度旋轉(zhuǎn)舵機(jī) * 1 個(gè)

雙頭等長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn) 2.54mm 排針 * 若干

方法/步驟：

1、準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)需要用到的硬件，如圖所示：

2、如下圖所示進(jìn)行硬件的連接，此步我們先不連接任何其他元件，只需將Arduino UNO控制器連接到電腦

3、如下圖所示，我們先不使用電位計(jì)控制，只是使用程序來(lái)控制一個(gè)舵機(jī)，將下列程序復(fù)制到Arduino IDE中或者可以直接在最后一步中提供的百度網(wǎng)盤(pán)地址中直接下載代碼和 Fritzing 電路圖

#include 《Servo.h》

Servo myservo;

int pos = 0;

void setup（）

{

myservo.attach（9）;

}

void loop（）

{

for（pos = 0; pos 《= 180; pos += 1）

{

myservo.write（pos）;

delay（15）;

}

for（pos = 180; pos》=0; pos-=1）

{

myservo.write（pos）;

delay（15）;

}

}

4、如圖所示，選擇正確的板卡型號(hào)和端口，將程序上傳到控制器中。

5、如圖所示，程序上傳無(wú)誤的情況下 Arduino IDE 軟件會(huì)顯示如下結(jié)果，在上傳過(guò)程中，Arduino 控制器板載的 TX RX 燈會(huì)頻閃

6、如下圖所示，使用舵盤(pán)連接螺絲，連接舵盤(pán)和舵機(jī)

7、按照下圖中的電路，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)硬件的連接

注意：舵機(jī)線一種是：紅、黑、黃（紅色連接 Vcc、黑色連接 GND、黃色連接信號(hào) S）

還有較為常見(jiàn)的一種是：棕、紅、橙（棕色連接 GND、紅色連接 Vcc、橙色連接信號(hào) S）

8、實(shí)驗(yàn)效果如圖所示，舵機(jī)會(huì)自動(dòng)從 -90 度轉(zhuǎn)動(dòng)到 90 度，再?gòu)?90 度轉(zhuǎn)動(dòng)到 -90 度。注意當(dāng) Arduino UNO 控制器連接到電腦供電時(shí)，舵機(jī)會(huì)自動(dòng)歸回中間位置

9、代碼回顧：

（1）#include《Servo.h》 載入 Servo.h 庫(kù)文件

（2）Servo myservo; 建立一個(gè)舵機(jī)對(duì)象，名稱為 myservo

（3）myservo.attach（9）; 將引腳 9 上的舵機(jī)與舵機(jī)對(duì)象連接起來(lái)

attach 函數(shù)連接一個(gè)舵機(jī)對(duì)象到指定的引腳上，attch 函數(shù)可以有 1 或 3 個(gè)參數(shù)。如果使用 3 個(gè)函數(shù)，第一個(gè)參數(shù)表示引腳，第二個(gè)參數(shù)表示最小角度（0度）的脈沖寬度，單位是微秒（默認(rèn)是 544），第三個(gè)參數(shù)表示最大角度（180度）的脈沖寬度，單位是微秒（默認(rèn)是2400）。通常情況下，只需要設(shè)置舵機(jī)引腳，忽略第二和第三個(gè)參數(shù)。

（4）myservo.write（pos）; 寫(xiě)角度到舵機(jī)

代碼位置如下圖所示：

10、硬件回顧：

舵機(jī)：包括一個(gè)直流點(diǎn)擊，一套裝在電機(jī)和輸出軸之間的齒輪系統(tǒng)，一個(gè)位置傳感結(jié)構(gòu)和一個(gè)控制電路。位置傳感機(jī)構(gòu)檢測(cè)舵機(jī)的位置并提供給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)使用電機(jī)控制舵機(jī)臂運(yùn)動(dòng)到指定位置。有很多不同尺寸、速度、精度的舵機(jī)，功率越大、精度越高的舵機(jī)相對(duì)價(jià)位也比較高。使用汽車、機(jī)器人、飛機(jī)時(shí)，舵機(jī)是很常用的一種方式。通過(guò)PWM信號(hào)實(shí)現(xiàn)舵機(jī)位置的控制，一般來(lái)說(shuō)脈寬在 500 微秒到 2500 微秒之間，舵機(jī)從 -90 到 90 度。下圖所示為舵機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

11、下圖分別為（1）舵機(jī)控制原理（2）舵機(jī)扭矩計(jì)算方法（3）輸入脈沖寬度與舵機(jī)角度對(duì)應(yīng)關(guān)系圖，供大家參考