学习笔记12-SG90舵机

一、简介

舵机是一种位置（角度）伺服的驱动器，适用于需要角度不断变化并可以保持的控制系统，可以根据控制信号来输出指定的角度（常见的有0-90°、0-180°、0-360°）。
实质是一个伺服马达。又分为模拟舵机和数字舵机。

模拟舵机：需要不断发送目的地PWM信号，才能旋转到指定位置。（想转10°，要不断发送10°PWM信号直到指定位置才能停止）
数字舵机：只需给一个目的地PWM信号，即可旋转到指定位置。（想转10°，发送一次10°PWM信号就可以转到10°）

接线

红色----VCC
棕色----GND
橙色----信号线（连接到单片机输出PWM的引脚）

二、原理

舵机的控制一般需要一个20ms的时基脉冲，该脉冲的高电平部分一般为0.5ms~2.5ms范围内的角度控制脉冲部分，对应控制180°舵机的0-180°，呈线性变化。

给它提供一定的脉宽，它的输出轴就会保持在一个相对应的角度上，无论外界转矩怎样改变，直到给它提供一个另外宽度的脉冲信号，它才会改变输出角度到新的对应的位置上。舵机内部有一个基准电路，产生周期20ms，宽度1.5ms的基准信号，有一个比较器，将外加信号与基准信号相比较,判断出方向和大小，从而产生电机的转动信号。

控制电路板接受来自信号线相应的PWM控制信号，进而控制电机转动，电机带动一系列齿轮组，减速后传动至输出舵盘。舵机的输出轴和位置反馈电位计是相连的，舵盘转动的同时，带动位置反馈电位计，电位计将输出一个电压信号到控制电路板，进行反馈，然后控制电路板根据所在位置决定电机的转动方向和速度，从而达到目标停止。

以180度角度伺服为例，那么对应的控制关系是这样的（t为高电平时间）：
t=0.5ms（占空比2.5%）---------0°；
t=1.0ms（占空比5%）-----------45°；
t=1.5ms（占空比7.5%）---------90°；
t=2.0ms（占空比10%）---------135°；
t=2.5ms（占空比12.5%）-------180°；

即：高电平时间=0.5ms+（角度/180°）×2ms
在这里插入图片描述

3、代码段

根据PWM周期为20ms = (7200*200)/72000000=0.02。故TIM_Period=199，TIM_Prescaler=7199。

以转动45°为例，占空比为5%，所以TIM_SetCompare1的 TIMx 捕获比较 1 寄存器值就为200-200*5% = 190。

以下是代码展示，仅供参考：

3.1、sg90.c

void TIM1_PWM_Init(void)//自动重装载值 预分频系数
{  
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
	TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;

	RCC_APB2PeriphClockCmd(SG90_TIM_CLK, ENABLE);// //使能定时器1的时钟
 	RCC_APB2PeriphClockCmd(SG90_GPIO_CLK , ENABLE);  //使能GPIO外设时钟使能
	                                                                     	

   //设置该引脚为复用输出功能,输出TIM1 CH1的PWM脉冲波形
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SG90_Pin; //TIM_CH1    
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //复用推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//IO口速度为50MHz
	GPIO_Init(SG90_Port, &GPIO_InitStructure);

	
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 199; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值	 80K
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =7199; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值  不分频
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
	TIM_TimeBaseInit(SG90_TIMx, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位

 
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式2
	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能
	TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; //设置待装入捕获比较寄存器的脉冲值
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性:TIM输出比较极性高
	TIM_OC1Init(SG90_TIMx, &TIM_OCInitStructure);  //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx

  	TIM_CtrlPWMOutputs(SG90_TIMx,ENABLE);	//MOE 主输出使能	

	TIM_OC1PreloadConfig(SG90_TIMx, TIM_OCPreload_Enable);  //CH1预装载使能	 //使能输出比较预装载
	
	TIM_ARRPreloadConfig(SG90_TIMx, ENABLE); //使能TIMx在ARR上的预装载寄存器
	
	TIM_Cmd(SG90_TIMx, ENABLE);  //使能TIM1
 
}

3.2、main.c

int main(void)
{		  
	u16 pwmval;	 
	DelayInit();
	TIM1_PWM_Init();  
	while(1)
	{	
		DelayMs(500);	
		pwmval=195;  //0°					 
		TIM_SetCompare1(TIM8,pwmval);	
		DelayMs(500);	
		pwmval=190;  //45°					 
		TIM_SetCompare1(TIM8,pwmval);	
		DelayMs(500);	
		pwmval=185;  //90°					 
		TIM_SetCompare1(TIM8,pwmval);
		DelayMs(500);	
		pwmval=180;  //135°					 
		TIM_SetCompare1(TIM8,pwmval);		
		DelayMs(500);	 
		pwmval=175;  //180°					 
		TIM_SetCompare1(TIM8,pwmval);	   
	}		
}

关于选择TIM_OCMode_PWM2等的原因，详见：TIM_OCMode_PWM2；TIM_OCMode_PWM1

参考自：
1、单片机——SG90舵机工作原理
2、STM32控制SG90舵机
3、SG90舵机

目录

一、简介

接线

二、原理

3、代码段

3.1、sg90.c

3.2、main.c