一文读懂舵机工作原理并运用（附代码）-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了一文读懂舵机工作原理并运用（附代码）。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

杂谈

自己拿到这一模块是也挺迷茫的，后来看了一些资料，也渐渐积累了些自己的理解，很多博文并没有将舵机讲明白，至少你待把PWM与角度如何换算讲清楚吧，所以笔者写这篇博文供大家学习掌握。

如果你拿到一个舵机，该咋办？莫慌，往下看

第一步先要区分这个舵机是数字舵机还是模拟舵机。

以为两者的控制方式有些许不同，模拟舵机需要给它不停的发送PWM信号，才能让它保持在规定的位置或者让它按照某个速度转动，数字舵机则只需要发送一次PWM信号就能保持在规定的某个位置。

换句话说，模拟舵机想要它转到某一位置，程序上就要放在while等循环中，数字舵机只要给一次PWM值就能以一定速度转到某一位置。

第二步是看清自己的需要

大多数舵机都是180度的舵机，顾名思义就是旋转的范围就是0-180度，这类舵机是控制舵机转到某一角度的。

而有的舵机是360度的舵机，这类舵机则是而一个PWM信号，舵机会以一个特定的速度转动，类似与电机。但与电机不同的是，360舵机是闭环控制，速度控制稳定。

第三步是了解舵机的内部结构

舵机内部长啥样？不如自己拆一个来的直接。

一文读懂舵机工作原理并运用（附代码）主要是有一个电机、角度传感器，驱动电路、传动齿轮组成，四者形成一个闭环系统，实现角度（或者称作位置）的精准控制（见下图）。这些有些了解就好，不必深究。
第四步是弄清舵机的工作原理

这一步很是关键！！！

首先舵机是用PWM波来驱动的，有PWM信号大哥的地方，就有周期和占空比两个小弟跟着。

接下来以数字舵机为例，毕竟用的最多。

舵机的控制原理就是向控制端（就是信号线，一般是黄色或者白色）输入一个PWM值，舵机就会转到某一个角度，所以，给定的PWM值与角度是对应关系。

那么，如何确定这个关系就是关键所在！

既然是输出一路PWM波，那么就需要先确定PWM的频率（一般为50HZ），进而就确定了PWM的输出周期（一般为20ms）。对于这点不清楚的可以见我以前的博文。PWM相关要点

一般舵机都会给出下面几个参数：

高电平0.5-2.5ms对应0-180度。（2.5%<占空比<12.5%）
也就是这张图
一文读懂舵机工作原理并运用（附代码） 如何确定呢？来个公式

设高电平时间为t，那对应的角度angle=(t-0.5)*180/(2.5-0.5)，（0.5<=t<=2.5）。这应该很好理解了。
举例如下：高电平t=0.5ms，带入公式，angle=0度。

第五步掌握PWM输出舵机的定时器配置

假如使用的系统主频为72M，得到50HZ的PWM，则有下面一个公式

50=72000 000/(arr+1)/(psc+1)

设arr=9999，则psc=143，写程序时输出比较配置好这两个参数，从而确定计时器计一个数时间为0.002ms，0.002*（arr+1）=20ms，刚好是PWM波的周期。

接下来要确定舵机转动角度与PWM值之间的关系。

一般我们直接使用TIM_SetCompare1(TIM1,PWM);这个函数修改输出的PWM值，也就是直接写值到CCR寄存器。

一文读懂舵机工作原理并运用（附代码）
根据上图公式，我们就确定了PWM值的范围[250,1250]对应舵机[0,180]。

第六步编写驱动程序

void TIM2_PWM_Init(u16 arr, u16 psc)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //定义一个引脚初始化的结构体
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStrue; //定义一个定时中断的结构体	
	TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitTypeStrue; //定义一个PWM输出的结构体
	
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //使能GPIOA时钟，在STM32中使用IO口前都要使能对应时钟
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); //使能通用定时器2时钟，A0引脚对应TIM2CHN1
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;//引脚0
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出模式，定时器功能为A0引脚复用功能
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; //定义该引脚输出速度为50MHZ
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //初始化引脚GPIOA0
	 
	TIM_TimeBaseInitStrue.TIM_Period=arr; //计数模式为向上计数时，定时器从0开始计数，计数超过到arr时触发定时中断服务函数
	TIM_TimeBaseInitStrue.TIM_Prescaler=psc; //预分频系数，决定每一个计数的时长
	TIM_TimeBaseInitStrue.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //计数模式：向上计数
	TIM_TimeBaseInitStrue.TIM_ClockDivision=0; //一般不使用，默认TIM_CKD_DIV1
	TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStrue); //根据TIM_TimeBaseInitStrue的参数初始化定时器TIM2
	
	TIM_OCInitTypeStrue.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1; //PWM模式1，当定时器计数小于TIM_Pulse时，定时器对应IO输出有效电平
	TIM_OCInitTypeStrue.TIM_OCPolarity=TIM_OCNPolarity_High; //输出有效电平为高电平
	TIM_OCInitTypeStrue.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable; //使能PWM输出
	TIM_OCInitTypeStrue.TIM_Pulse = 0; //设置待装入捕获比较寄存器的脉冲值
	TIM_OC1Init(TIM2, &TIM_OCInitTypeStrue); //根TIM_OCInitTypeStrue参数初始化定时器2通道1

	TIM_OC1PreloadConfig(TIM2, TIM_OCPreload_Disable); //CH1预装载使能
	
	TIM_ARRPreloadConfig(TIM2, ENABLE); //CH1预装载使能
	
	TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); //使能定时器TIM2
}

//main文件调用方式

int main(void)
{
	delay_init();
  TIM2_PWM_Init(9999, 143); //TIM2_Int_Init(u16 arr, u16 psc)，初始化定时器TIM2
	                       
	u16 PWM=750;
	u8  Direction=1;
  while(1)
	{
		delay_ms(100);
		if(Direction)PWM=PWM+50;
		else PWM=PWM-50;
		if (PWM>1250) Direction=0;  //PWM值1250代表舵机位置接近180度
		if (PWM<250)    Direction=1; //PWM值250代表舵机位置接近0度
		TIM_SetCompare1(TIM2, PWM); //设置待装入捕获比较寄存器的脉冲值，相当于不断设置TIM_Pulse
		                      
	}
}