SG90舵机

原创已于 2025-09-06 13:56:23 修改 · 693 阅读

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#单片机 #stm32 #嵌入式硬件

于 2025-09-02 11:12:25 首次发布

文章目录

一、介绍
二、特点
三、软件实现

一、介绍

SG90 是一款常见、价格低廉的微型舵机，因其小巧的体积和低廉的成本，被广泛应用于机器人、遥控模型、智能小车和创客项目中。在一些小项目中，可以把它理解为一个控制转动角度的微型电机。

二、特点

工作电压：通常在 3.0V ~ 7.2V 之间工作，最常用的额定电压是 4.8V 或 5V，当需要外接多个舵机时，要给舵机们额外供电，如果单靠 Stlink 的供电是不足够的，最好的解决方法就是搭配一个电源稳压模块，给舵机们提供稳定的 5v 电压
控制方式：使用 PWM（脉冲宽度调制）信号进行控制。通过向信号线发送不同宽度的脉冲（通常是周期20ms的脉冲），来控制舵机转轴的角度：

在这里插入图片描述

转动角度：标准的 SG90 理论上有180° 的转动范围，也有转动 360° 的舵机
内部结构：它内部集成了电机、齿轮组（用于降低转速、增加扭矩）、控制电路和电位器（用于检测当前角度，实现闭环控制）。

在这里插入图片描述

三根引线：棕色线 (Brown)： GND（接地）；红色线 (Red)： VCC（电源正极，+5V）；橙色线 (Orange)： Signal（信号线，接收PWM控制信号）

三、软件实现

本次实验通过 STM32C8T6 芯片的微型控制器，使用 TIM2 定时器通过 GPIOA_Pin_1 输出 PWM 控制舵机的转动角度，以下是PWM .c 文件实现：

在这里插入图片描述

舵机的周期是 20ms，通过配置它的分频系数和与重装载值来得到周期为 20ms，也就是频率为 50hz，通过上图的式子，计算出 PWM 的频率为 50Hz = 72M / (72 - 1 + 1) / (20000 - 1 + 1)，因此，占空比以 20000 为分母，CCR 为 500 对应 0.5ms：0°；CCR 为 2500 对应 2.5ms：180°。

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

/**
  * 函    数：PWM初始化
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void PWM_Init(void)
{
	/*开启时钟*/
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);			//开启TIM2的时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);			//开启GPIOA的时钟
	
	/*GPIO初始化*/
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);							//将PA1引脚初始化为复用推挽输出	
																	//受外设控制的引脚，均需要配置为复用模式
	
	/*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 = 20000 - 1;				//计数周期，即ARR的值
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1;				//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使能*/
	TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);			//使能TIM2，定时器开始运行
}

/**
  * 函    数：PWM设置CCR
  * 参    数：Compare 要写入的CCR的值，范围：0~100
  * 返 回 值：无
  * 注意事项：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 PWM_SetCompare2(uint16_t Compare)
{
	TIM_SetCompare2(TIM2, Compare);		//设置CCR2的值
}

下面代码是对驱动舵机的代码进行封装：

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "PWM.h"

/**
  * 函    数：舵机初始化
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void Servo_Init(void)
{
	PWM_Init();									//初始化舵机的底层PWM
}

/**
  * 函    数：舵机设置角度
  * 参    数：Angle 要设置的舵机角度，范围：0~180
  * 返 回 值：无
  */
void Servo_SetAngle(float Angle)
{
	PWM_SetCompare2(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
}

调用Servo_SetAngle()函数就可以设置该舵机的转动角度，下面是 main.c 文件实现：

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Servo.h"
#include "Key.h"

uint8_t KeyNum;			//定义用于接收键码的变量
float Angle;			//定义角度变量

int main(void)
{
	/*模块初始化*/
	OLED_Init();		//OLED初始化
	Servo_Init();		//舵机初始化
	Key_Init();			//按键初始化
	
	/*显示静态字符串*/
	OLED_ShowString(1, 1, "Angle:");	//1行1列显示字符串Angle:
	
	while (1)
	{
		KeyNum = Key_GetNum();			//获取按键键码
		if (KeyNum == 1)				//按键1按下
		{
			Angle += 30;				//角度变量自增30
			if (Angle > 180)			//角度变量超过180后
			{
				Angle = 0;				//角度变量归零
			}
		}
		Servo_SetAngle(Angle);			//设置舵机的角度为角度变量
		OLED_ShowNum(1, 7, Angle, 3);	//OLED显示角度变量
	}
}