Arduino入門(mén)到精通例程18

1、舵機(jī)控制實(shí)驗(yàn)舵機(jī)（英文叫 Servo）：它由直流電機(jī)、減速齒輪組、傳感器和控制電路組成的一套自動(dòng)控制系統(tǒng)。 通過(guò)發(fā)送信號(hào)，指定輸出軸旋轉(zhuǎn)角度。舵機(jī)一般而言都有最大旋轉(zhuǎn)角度（比如180 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)，不能一圈圈轉(zhuǎn)（數(shù)字舵機(jī)可以在舵機(jī)模式和電機(jī)模式中切換，沒(méi)有這個(gè)問(wèn)題）。普通直流電機(jī)無(wú)法反饋轉(zhuǎn)動(dòng)的角度信息，而舵機(jī)可以。用途也不同，普通直流電機(jī)一般是整圈轉(zhuǎn)動(dòng)做動(dòng)力用，舵機(jī)是控制某物體轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度用（比如機(jī)器人的關(guān)節(jié)）。適用于那些需要角度不斷變化并可以保持的控制系統(tǒng)。舵機(jī)有很多規(guī)格，但所有的舵機(jī)都有外接三根線，分別用棕、紅、橙三種

2、顏色進(jìn)行區(qū)分，由于舵機(jī)品牌不同，顏色也會(huì)有所差異，棕色為接地線，紅色為電源正極線，橙色為信號(hào)線。舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)的角度是通過(guò)調(diào)節(jié)PWM（脈沖寬度調(diào)制）信號(hào)的占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)的，標(biāo)準(zhǔn) PWM（脈沖寬度調(diào)制） 信號(hào)的周期固定為 20ms（50Hz），理論上脈寬分布應(yīng)在 1ms到 2ms 之間，但是，事實(shí)上脈寬可由 0.5ms到 2.5ms 之間，脈寬和舵機(jī)的轉(zhuǎn)角 0° 180°相對(duì)應(yīng)。有一點(diǎn)值得注意的地方，由于舵機(jī)牌子不同，對(duì)于同一信號(hào)，不同牌子的舵機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度也會(huì)有所不同。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，

3、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

4、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：了解了基礎(chǔ)知識(shí)以后我們就可以來(lái)學(xué)習(xí)控制一個(gè)舵機(jī)了，本實(shí)驗(yàn)所需要的元器件很少只需要舵機(jī)一個(gè)、跳線一扎就可以了。RB412 舵機(jī) *1面包板跳線 *1 扎用 Arduino 控制舵機(jī)的方法有兩種，一種是通過(guò) Arduino 的普通數(shù)字傳感器

5、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，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)?Arduino 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。方法一將舵機(jī)接數(shù)字 9 接口上。編寫(xiě)一個(gè)程序讓舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)到用戶輸入數(shù)字所對(duì)應(yīng)的角度數(shù)的位置，并將角度打印顯示到屏幕上。方法二先具體分析一下Arduino自帶的 Servo 函數(shù)及其語(yǔ)句，來(lái)介紹一下舵機(jī)函數(shù)的幾個(gè)常用語(yǔ)句吧。1、attach （接口）設(shè)定舵機(jī)的接口，只有數(shù)字9 或10接口可利用。2、write （角度）用于設(shè)定舵機(jī)旋轉(zhuǎn)角度的語(yǔ)句，可設(shè)定的角度范圍是 0°到 180°。3、read （）用于讀取舵機(jī)角度的語(yǔ)句，可理解為讀取最后一條write()命令中的值。4、attached （）判斷舵機(jī)參數(shù)是否已發(fā)送到舵機(jī)所在接口。5、detach （）使舵機(jī)與其接口分離，該接口（數(shù)字9或10接口）可繼續(xù)被用作PWM接口。注：以上語(yǔ)句的書(shū)寫(xiě)格式均為“