Arduino舵机控制1

Arduino：舵机控制

舵机，又称伺服马达，是一种具有闭环控制系统的机电结构。舵机主要是由外壳、电路板、无核心马达、齿轮与位置检测器所构成。其工作原理是由控制器发出PWM（脉冲宽度调制）信号给舵机，经电路板上的IC处理后计算出转动方向，再驱动无核心马达转动，透过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器（电位器）返回位置信号，判断是否已经到达设定位置，一般舵机只能旋转180度。

舵机有3根线，棕色为地，红色为电源正，橙色为信号线，但不同牌子的舵机，线的颜色可能不同，请大家注意。

舵机的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PWM（脉冲宽度调制）信号的周期固定为20ms（50Hz），理论上脉宽分布应在1ms到2ms之间，但是，事实上脉宽可由0.5ms到2.5ms之间，脉宽和舵机的转角0°～180°相对应。有一点值得注意的地方，由于舵机牌子不同，对于同一信号，不同牌子的舵机旋转的角度也会有所不同。

舵机角度和占空比的关系
下面这个小实验的目标是用电位器控制舵机的角度，正好在前一个实验里，电位器都还没有拆掉。需要特别注意的是供电部分，舵机转动时电流会比较大，Arduino上的电源芯片可能会因过流保护到发热而损坏，电源需要接到外部供电，切不可使用USB供电。
舵机的棕色线接GND，红色线接VIN（我猜这个是直接连到外接电源的正极），黄色是数据线，接在PWM的7号管脚。电位器的连接稍微有点变换，因为管脚们施展不开，我把正极连在3.3V的接口上，这样模拟输入的范围就变成了0到660左右。前面说了，舵机分别用0.5ms到2.5ms之间的脉冲来对应0到180度左右的角度，我们可以用pulsewidth=(angle*11)+500这样的公式，把0到180度的转角映射到500到2480的脉冲时间。

代码：

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01.int readPin = 6;   //用来连接电位器  
02.int servopin = 7;    //定义舵机接口数字接口7  
03.
04.void servopulse(int angle)//定义一个脉冲函数  
05.{  
06. int pulsewidth=(angle*11)+500; //将角度转化为500-2480的脉宽值  
07. digitalWrite(servopin,HIGH);    //将舵机接口电平至高  
08. delayMicroseconds(pulsewidth); //延时脉宽值的微秒数  
09. digitalWrite(servopin,LOW);     //将舵机接口电平至低  
10. delayMicroseconds(20000-pulsewidth);  
11.}  
12.
13.void setup()  
14.{  
15.   pinMode(servopin,OUTPUT);//设定舵机接口为输出接口  
16.}  
17.
18.void loop()  
19.{  
20. //读取电位器（传感器）的读数，接到3.3V，值范围从0到660左右  
21. int readValue = analogRead(readPin);  
22. //把值的范围映射到0到165左右  
23. int angle = readValue / 4;  
24. //发送50个脉冲  
25. for(int i=0;i<50;i++)  
26. {  
27.     //引用脉冲函数  
28.     servopulse(angle);  
29. }  
30.}
int readPin = 6;   //用来连接电位器
int servopin = 7;    //定义舵机接口数字接口7

void servopulse(int angle)//定义一个脉冲函数
{
int pulsewidth=(angle*11)+500; //将角度转化为500-2480的脉宽值
digitalWrite(servopin,HIGH);    //将舵机接口电平至高
delayMicroseconds(pulsewidth); //延时脉宽值的微秒数
digitalWrite(servopin,LOW);     //将舵机接口电平至低
delayMicroseconds(20000-pulsewidth);
}

void setup()
{
   pinMode(servopin,OUTPUT);//设定舵机接口为输出接口
}

void loop()
{
//读取电位器（传感器）的读数，接到3.3V，值范围从0到660左右
int readValue = analogRead(readPin);
//把值的范围映射到0到165左右
int angle = readValue / 4;
//发送50个脉冲
for(int i=0;i<50;i++)
{
     //引用脉冲函数
     servopulse(angle);
}
}
实验结果：当旋转电位器的时候，舵机的角度随之改变。不过最终转角并没有达到180度，在某些范围内，电位器旋转时，舵机没有转动。网上舵机的说明也提到了这点，识别的角度范围是有限的。具体的有效角度范围，我还没有测量，等将来开始制作的时候再说。