文章目录

一、介绍舵机

1.什么是舵机？

舵机是一种电动装置，常用于控制机械系统的转动角度和位置。它由电机、减速器、位置反馈器和控制电路组成。舵机通常通过接收控制信号来控制输出轴的转动角度和位置，并通过内部的位置反馈器和控制电路实现精确的控制。

舵机在机器人、模型飞机、无人机、遥控车等控制领域中广泛应用。通过使用不同规格的齿轮减速器，舵机可以产生不同的扭矩和转速输出，并且可以提供不同的控制精度和灵敏度。通常情况下，舵机可以分为两大类：180度舵机和360度舵机。

总之，舵机是一种广泛应用于机械控制和自动化领域的电动装置。它通过内部的位置反馈器和控制电路实现精确的角度和位置控制，从而为机械系统的运动提供了重要的支持。

2.SG90舵机和MG90S舵机有什么不同？

SG90，9克经典舵机是180度舵机，好像也有360度款式的，这里主要以180度来说明，它主要控制0-180度角度，左边90度，右边90度。

MG90S是360度舵机，但是它是没有0-360度角度控制的功能，在控制方式上和SG舵机其实是一样的，只不过它控制的不是角度，而是控制速度和方向（顺时针旋转/逆时针旋转），它实际就相当于无级变速的减速电机。

总之，SG90舵机和MG90S舵机的区别在于它们的旋转角度范围不同，选择哪种舵机需要根据具体的应用需求来决定。

在这里插入图片描述

3.工作原理

舵机的工作原理比较简单，当接收到脉冲信号时，舵机会根据信号的脉宽计算需要转动的角度，并通过电机驱动器输出转动力矩，从而控制输出轴的旋转。通过内部的位置反馈器，舵机可以检测电机当前的位置和角度，并精确地控制输出轴的角度和位置。

在这里插入图片描述
而360度舵机上面也说过了它是没有角度控制的功能，它控制的是速度和方向（顺时针旋转/逆时针旋转）。

下图是我实际测量的脉冲宽度和方向速度的关系图：

脉冲宽度（周期20ms）方向和速度
0.5ms顺时针，速度快
1.0ms顺时针，速度慢
1.5ms逆时针，速度慢
2.0ms逆时针，速度快
2.5ms停止状态

二、使用步骤

1.硬件

舵机的接线也相对比较简单，一般只有3根线，供电正负极和信号控制。
供电电压的话一般是3.0-7.2V，我这里是采用5V电压供电。
信号控制脚需要选择有PWM输出的引脚。
在这里插入图片描述

2.软件

2.1 初始化配置代码如下（示例）：

舵机的工作频率通常为 50Hz。我们这里的TIM2 定时器的计数周期 (Period) 设置为 20000-1，预分频器 (PSC) 设置为 72-1。（后面有宏定义可以看到）
根据定时器的工作原理，计数器的时钟频率可以计算如下：
计数器时钟频率 = 主时钟频率 / (预分频器 + 1) =72MHZ /(71+1)=1MHZ
舵机的工作频率 = 计数器时钟频率/（计数周期 + 1）=1MHZ/20000=50hz
从而可以得到舵机的工作周期 = 1/f=1/50HZ=20ms

/*******************************************************************************
 * 函数名：User_Servo_Init
 * 描述  ：舵机初始化
 * 输入  ：void
 * 输出  ：void
 * 调用  ：初始化 
 * 备注  ：
*******************************************************************************/
void User_Servo_Init(void)
{
	User_TIM2_Init();//PWM配置	
}

/*******************************************************************************
 * 函数名：User_TIM2_Init
 * 描述  ：定时器2初始化
 * 输入  ：void
 * 输出  ：void
 * 调用  ：初始化
 * 备注  ：
*******************************************************************************/
void User_TIM2_Init(void)
{
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);			//开启TIM2的时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(Servo_GPIO_RCC, ENABLE);			//开启GPIOA的时钟
	
	/*GPIO初始化*/
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;//受外设控制的引脚，均需要配置为复用模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = Servo1_Pin | Servo2_Pin;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(Servo_GPIO_Port, &GPIO_InitStructure);//将PA1引脚初始化为复用推挽输出														
	
	/*配置时钟源*/
	TIM_InternalClockConfig(TIM2);		//选择TIM2为内部时钟，若不调用此函数，TIM默认也为内部时钟
	
	/*时基单元初始化*/
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;				//定义结构体变量
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;     //时钟分频，选择不分频，此参数用于配置滤波器时钟，不影响时基单元功能
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //计数器模式，选择向上计数
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = TIM2_Period;				//计数周期，即ARR的值
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = TIM_Prescaler;				//预分频器，即PSC的值
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;            //重复计数器，高级定时器才会用到
	TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);             //将结构体变量交给TIM_TimeBaseInit，配置TIM2的时基单元
	
	/*输出比较初始化*/ 
	TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;							//定义结构体变量
	TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure);                         //结构体初始化，若结构体没有完整赋值
	                                                                //则最好执行此函数，给结构体所有成员都赋一个默认值
	                                                                //避免结构体初值不确定的问题
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;               //输出比较模式，选择PWM模式1
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;       //输出极性，选择为高，若选择极性为低，则输出高低电平取反
	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;   //输出使能
	TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;								//初始的CCR值
	TIM_OC2Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);                        //将结构体变量交给TIM_OC2Init，配置TIM2的输出比较通道2
	
	TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;								//初始的CCR值
	TIM_OC1Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);                        //将结构体变量交给TIM_OC2Init，配置TIM2的输出比较通道2	
	
	/*TIM使能*/
	TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);			//使能TIM2，定时器开始运行	
}

2.2 PWM写入代码如下（示例）：

这里我用到的主控芯片是STM32F103C8芯片，SG90控制脚接的是PA1，刚好是定时器2的通道2，MG90S控制脚接的是PA0，刚好是定时器2的通道1。（后面有宏定义可以看到）

/*******************************************************************************
 * 函数名：PWM1_SetCompare
 * 描述  ：PWM设置CCR
 * 输入  ：Compare 要写入的CCR的值
 * 输出  ：void
 * 调用  ：初始化
 * 备注  ：CCR和ARR共同决定占空比，此函数仅设置CCR的值，并不直接是占空比.占空比Duty = CCR / (ARR + 1)
*******************************************************************************/
void PWM1_SetCompare(uint16_t Compare)
{
	TIM_SetCompare2(TIM2, Compare);//设置CCR2的值
}

/*******************************************************************************
 * 函数名：PWM2_SetCompare
 * 描述  ：PWM设置CCR
 * 输入  ：Compare 要写入的CCR的值
 * 输出  ：void
 * 调用  ：初始化
 * 备注  ：CCR和ARR共同决定占空比，此函数仅设置CCR的值，并不直接是占空比.占空比Duty = CCR / (ARR + 1)
*******************************************************************************/
void PWM2_SetCompare(uint16_t Compare)
{
	TIM_SetCompare1(TIM2, Compare);	//设置CCR1的值
}

2.3 舵机控制角度函数如下（示例）：

根据舵机的控制原理，SG90舵机要实现0-180°旋转，就是要PWM输出0.5ms-2.5ms周期的一个变化，Servo1_SetAngle函数刚好根据写入的角度Angle来实现写入不同周期的PWM。MG90S舵机没有控制角度的功能，控制的是速度和方向。

/*******************************************************************************
 * 函数名：Servo1_SetAngle
 * 描述  ：舵机设置角度
 * 输入  ：Angle 要设置的舵机角度，范围：0~180
 * 输出  ：void
 * 调用  ：
 * 备注  ：
*******************************************************************************/
void Servo1_SetAngle(float Angle)
{
	PWM1_SetCompare(Angle / 180 * 2000 + 500);	//设置占空比
	//将角度线性变换，对应到舵机要求的占空比范围上										
}

/*******************************************************************************
 * 函数名：Servo1_SetAngle
 * 描述  ：舵机设置速度/方向
 * 输入  ：Angle，范围：0~360
 * 输出  ：void
 * 调用  ：
 * 备注  ：
*******************************************************************************/
void Servo2_SetAngle(float Angle)
{
	PWM2_SetCompare(Angle / 360 * 2000 + 500);	//设置占空比
	//将角度线性变换，对应到舵机要求的占空比范围上										
}

2.4 变量定义（示例）：

/* Defines ------------------------------------------------------------------*/
#define Servo_GPIO_RCC  RCC_APB2Periph_GPIOA
#define Servo_GPIO_Port GPIOA
#define Servo1_Pin      GPIO_Pin_1
#define Servo2_Pin      GPIO_Pin_0//根据实际的引脚修改

#define TIM2_Period     20000 - 1//计数周期，即ARR的值
#define TIM2_Prescaler  72 - 1	 //预分频器，即PSC的值

2.5 测试（示例）：

测试视频内容就是MG90S舵机逆时针360度旋转，SG90舵机逆时针180度旋转。

舵机测试视频

三.总结

今天主要讲了舵机的工作原理和SG90与MG90S的区别，舵机一般是应用在摄影、监控和导航系统中的装置，它可以通过控制舵机的转动来改变相机或传感器的视角和方向。对舵机感兴趣的可以玩一玩，感谢你的观看，谢谢！

在这里插入图片描述

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