【PWM】舵机控制
下载例程代码:
PWM 简介
PWM 波形
PWM波形是一种方波信号,是高/低电平不断切换的结果,其波形如图所示,这是3种占空比不同的波形:
PWM的几个关键参数为:
- 频率(Frequency):即高低电平切换的速度,切换的速度越快则频率越高,1000Hz的PWM波意味着1秒钟有1000个脉冲
- 占空比(Duty Cycle):即每个周期内,高电平所占的宽度
- 例如图中 50% duty cycle,即高/低电平的时间各占50%;
- 图中的75% duty cycle,高电平占75%,低电平占25%;
- 图中的25% duty cycle,高电平占25%,低电平占75%;
SG-90 舵机简介
- 舵机最早是应用于遥控模型的小型执行器,因此也称为RC舵机。它有一个输出轴,可以连接摇臂,通过输入信号就能控制摇臂的运动。
- 与电机不同的是,它可以准确的控制摇臂旋转到某一个指定位置,并且自动抵抗外力,维持位置。
- 除了RC模型,舵机可以用于双足机器人、机械臂、自动化执行器(阀门、门窗等等)
注意:舵机内部是塑料减速齿轮,不可手拧摇臂,避免损坏齿轮 - 舵机的输入信号为 50Hz 的PWM波,其占空比范围 2.5%~12.5%,分别对应 **0°~180°**位置。因此,调整PWM占空比即可控制舵机的角度。
- 如何使用例程
连接硬件,下载程序,即可看到效果
硬件连接
- 将舵机的3P线插到学习板的SERVO接口。连接前请核对线序:
舵机 | 学习板 |
|---|---|
黄(信号) | B8 |
红(+) | 5V |
棕(-) | G |
- 将舵机摇臂安装到舵机输出轴。如果需要更紧固,可以用附件中最小的螺丝拧到摇臂中心的孔里
程序效果
- 烧录例程后,即可看到舵机摇臂开始摆动
例程讲解
下面介绍了如何自己实现该例程的功能
1、工程配置
- 开启外部晶振:在Pinout&Configuration -> System Core -> RCC 页面,将 High Speed Clock (HSE) 配置为 Crystal/Ceramic Resonator
- 配置时钟频率:在Clock Configuration 页面,将PLL Source 选择为 HSE,将System Clock Mux 选择为 PLLCLK,然后在HCLK (MHz) 输入72并回车,将HCLK频率配置为 72 MHz
- 分配引脚:在Pinout&Configuration页面,将PB8配置为TIM4_CH3
- 配置TIM4:在Pinout&Configuration -> Timers -> TIM4
- Configuration -> Mode,勾选Internal Clock,开启 TIM4 的内部时钟源
- Configuration -> Mode,将 Channel3 配置为 PWM Generation CH3
- Configuration -> Parameter Settings -> Counter Settings,将 Prescaler 配置为 720-1,将Counter Period 配置为 2000-1,此时PWM频率为 50 Hz
PWM频率 = 72 MHz ÷ 720 ÷ 2000 = 50 Hz
2、代码
- 启动PWM输出:HAL_TIM_PWM_Start(&htim4, TIM_CHANNEL_3) 启动PWM输出
- 舵机控制:
C语言
1while (1)2{3 // 舵机控制占空比范围2.5% ~ 12.5%4 // Counter Period设置的是2000,因此占空比设置范围是50 ~ 25056 // 中点,占空比7.5%,即2000 * 7.5% = 1507 __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim4, TIM_CHANNEL_3, 150);8 HAL_Delay(1000);910 // 向左转,占空比2.5%,即2000 * 2.5% = 5011 __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim4, TIM_CHANNEL_3, 50);12 HAL_Delay(1000);1314 // 向右转,占空比12.5%,即2000 * 12.5% = 25015 __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim4, TIM_CHANNEL_3, 250);16 HAL_Delay(1000);17}
- 舵机角度受占空比控制,占空比 2.5%~12.5% 代表 0°~180°
- 占空比通过__HAL_TIM_SET_COMPARE 调节,参数范围 50~250
占空比 = Compare寄存器值 ÷ Counter Period计数周期
因此,__HAL_TIM_SET_COMPARE 填入的值 = 占空比 * Counter Period
例如,设置占空比为2.5%、12.5%时,2.5% * 2000 = 50,2.5% * 2000 = 250