定时器舵机转动角度

原创 已于 2025-06-06 13:08:11 修改 · 1.3k 阅读 · 33 ·
CC 4.0 BY-SA版权
版权声明：本文为博主原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接和本声明。
文章标签：

#单片机 #嵌入式硬件

于 2024-05-20 21:41:45 首次发布

1.什么是舵机

下图所示，最便宜的舵机sg90，常用三根或者四根接线，黄色为PWM信号控制
用处：垃圾桶项目开盖用、智能小车的全比例转向、摄像头云台、机械臂等
常见的有0-90°、0-180°、0-360°

黄色线接受PWM信号，红色及灰色分别接VCC和GND。

2.如何控制舵机？

上述说到黄色线接受PWM信号，通过向黄色线“灌入”PWM信号控制舵机转动。

2.1 PWM信号介绍

PWM，英文名Pulse Width Modulation，是脉冲宽度调制缩写，它是通过对一系列脉冲的宽度进
行调制，等效出所需要的波形（包含形状以及幅值），对模拟信号电平进行数字编码，也就是说通
过调节占空比的变化来调节信号、能量等的变化，占空比就是指在一个周期内，信号处于高电平的
时间占据整个信号周期的百分比，例如方波的占空比就是50%，如下图所示。

2.2 如何输出PWM信号

2.2.1 硬件级PWM

通过查阅芯片手册，IO会标注这个输入输出口是否为PWM口，如下图的增强c51

最低0.47元/天 解锁文章
pwm控制舵机转动角度程序_【从业者说】如何玩转舵机？来看资深机器人创客的开发笔记...
weixin_39827315的博客
11-16 2888
最近我们与DFRobot合作，一起搭建创客项目。 在机械臂和履带车项目中都使用到了舵机(伺服电机)。今天和大家分享一下，舵机(伺服电机)选择与设计过程中的一些心得。相关设计项目详情，可通过以下文章查看：· 【消暑礼】DIY自己的机械臂，然后来赢工程师必备神器· 酷到没朋友！3分钟，教你DIY履带车机器人 |看教程，赢好礼什么是舵机？舵机是伺服电机中的一种， 由直流电机加上反馈控制回路组成。 一般使...
定时器输出pwm控制舵机转动
weixin_63889667的博客
09-22 466
定时器输出pwm控制舵机转动
PWM输出控制舵机转动角度
03-16
通过STM32F407开发板实现PWM输出控制舵机转动角度。其中直接改变变量ARR值实现不同角度控制
STM32控制舵机任意角度转动（0--180度 MG995舵机）
08-15
本程序为keil MDK创建的工程，适用于STM32F1系列的芯片，根据角度计算公式，控制舵机任意角度转动（0--180度 MG995舵机）。
通过51定时器模拟PWM来控制舵机，简单易懂，备注很详细
03-10
通过51定时器模拟PWM来控制舵机，简单易懂，备注很详细
180°舵机角度控制（mg996 + stm32F1）
zhouml_msn的博客
04-26 3万+
一 舵机概述 1、舵机是什么? 舵机是一种简单的伺服电机。当我们向舵机发送PWM信号时，输出轴旋转特定的位置。 只要信号持续不变，舵机就会保持轴的角度位置不改变。如果控制信号发生变化，输出轴的位置也会相应发生变化。 最常见的应用, 如遥控飞机、机器人等设计应用。 2、舵机的分类 3、模拟舵机与数字舵机的区别 4、舵机控制原理 ...
按键控制PWM脉宽调制定时器实现舵机转动角度给以思路
11-09
2. STM32如何实现舵机的平滑转动（非阶跃式角度变化）？ 3. 如何通过串口指令（如UART）控制舵机角度？ 4. 多路舵机同步控制时如何优化定时器资源分配？ [^1]: PWM周期配置依据 [^2]: 角度控制函数设计 [^3]: ...
stm32f1xxpwm控制180度舵机旋转角度
08-10
3. **180度舵机**：舵机是一种能够进行精确角度转动的伺服电机，常见于遥控模型和机器人领域。180度舵机可以旋转大约90度到180度，其旋转角度由接收到的PWM信号的占空比决定。 4. **舵机控制原理**：舵机内部有一个...
精选资源
STC 51单片机42-汇编 定时器 舵机
12-31
在舵机控制中，脉冲宽度决定了舵机转动的角度。 - **设定PWM**：在STC 51中，我们可以利用定时器配合PCA模块（PWM模块）或直接在IO口上软件生成PWM信号。 - **脉冲宽度调节**：通过调整定时器的初值和中断处理程序...
Arduino—舵机控制
SSS_369
10-22 3万+
舵机是一种位置伺服的驱动器，主要是由外壳、电路板、无核心马达、齿轮与位置检测器所构成。 工作原理是由接收机或者单片机发出信号给舵机，其内部有一个基准电路，产生周期为20ms，宽度为1.5ms 的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。经由电路板上的IC 判断转动方向，再驱动无核心马达开始转动，透过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器送回信号，判断是否已经到达定位。适用
51单片机T2定时器控制舵机程序源码(PWM精度1us)50Hz
09-12
本文使用单片机T2定时器，这个定时器大多数人很少使用它，而却不知道它有一个非常优秀的功能就是定时自动重载功能。利用这个功能能够更为精确的对定时器进行设定,可控制精度在1个机器周期（12M晶振下就是1us）,T0、T1都需要手动重载，其精度无法很好的控制。 /*------------------------------ 硬件需求： 12T系列单片机（8051内核） 拥有T2定时器 12M时钟晶振 P2_0输出控制 舵机角度范围在0~180 高电平范围0.5ms~2.5ms 20ms周期 --------------------------------*/
STM32定时器PWM控制舵机程序
01-09
使用的是32F103定时器输出PWM波来控制舵机，通过 TIM_SetComparex（TIMx,X）函数控制占空比，要注意的是占空比最大就是50%,也就是说X的数值是40%占空比和60%占空比时输出的波形是相同的
定时器输出PWM控制舵机
weixin_46619179的博客
11-23 839
舵机角度精确控制
热门推荐
maosql
07-13 3万+
stm32f1xx使用PWM控制舵机前言0、自己学习过程一、PWM驱动二、使用步骤1.引入库2.读入数据总结 前言 提示：PWM肯定是要会的，不说有多精起码调节什么频率的，多少毫秒需要熟练掌握。如果不会可以参考我另一篇文章： https://blog.youkuaiyun.com/weixin_45061010/article/details/116234867?spm=1001.2014.3001.5501 首先需要明白且很重要的一点是舵机的角度跟脉宽是直接关系，占空比只是侧面反映出了舵机的角度问题。调节角度调节的
七，定时器输出pwm控制舵机旋转
qq_64005599的博客
03-20 387
舵机旋转从195°每秒旋转5°，直到175°，重新回到195°。
项目六：定时器一产生PWM控制舵机
qq_47541315的博客
09-06 3195
一、舵机工作原理 控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片，获得直流的偏置电压。它内部有一个基准电路，产生周期为20ms，宽度为1.5ms的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。最后电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。当电机转速一定时，通过级联减速此轮带动电位器旋转，使得电压差为0，电机停止转动。 舵机的控制：一般需要一个20ms左右的时基脉冲，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。本次实验的采用的舵机是180度伺服，控制关系..
pwm控制舵机转动角度程序_01 舵机旋转控制基础
weixin_39643255的博客
12-21 6771
从今天开始，我们将学习Python代码控制舵机专题。第一节课我们将学习舵机的旋转控制基础，探究180度舵机的图形化编程控制。一、舵机1、舵机简介舵机也叫伺服电机，最早用于船舶上实现其转向功能，由于可以通过程序连续控制其转角，因而被广泛应用智能小车以实现转向以及机器人各类关节运动中，2、舵机分类舵机分为180度舵机和360度舵机。接下来以辉盛舵机为例。它有两款，其中辉盛S90舵机是180度...
定时器中断控制舵机
Ll_R_lL的博客
07-08 1826
控制舵机从0°匀速转至最大角度,并匀速转回0°,一个来回周期为6s,循环往复,while1里不能写代码在3s内使舵机从0匀速旋转到180不能用硬件PWM 硬件PWM就是设置了周期和占空比定时器自动输出波形 提示一下,使用定时器中断 永远不要尝试让中断间隔小于0.5ms1ms 0.001s 1000 9 1000000 1s 7200/72=1000 9999 7199 1s 重装载值arr 预分频系数psc 432000000 60000 7200 59999 7199 6s4999,7199
DPJ-137 基于单片机的公交车自动报站系统设计（源代码+proteus仿真）
最新发布
weixin_39642851的博客
12-17 1365
本文设计了一种基于STC89C52单片机的公交车自动报站系统。系统通过GPRS模块实时获取车辆位置信息，当距离站点小于10米时触发语音播报和LCD显示功能。硬件设计包含复位电路、晶振电路、LCD1602显示电路和SIM800C语音播报电路，软件部分实现数据处理和信号控制。该系统能自动播报站点信息并显示下一站内容，提高了公共交通的信息化服务水平。设计过程涵盖硬件电路搭建和软件编程，最终实现了各模块协调工作，为乘客提供准确的站点提示服务。
定时器实现PWM控制舵机转动角度
11-10
<think>我们正在讨论使用定时器实现PWM控制舵机转动角度的方法。根据引用资料，舵机控制需要50Hz的PWM信号（周期20ms），其中高电平脉冲宽度在0.5ms到2.5ms之间对应舵机角度0°到180°。 步骤： 1. 配置定时器：设置定时器时钟和预分频，使得定时器计数周期为20ms（50Hz）。 2. 设置占空比：根据所需角度，计算对应的高电平时间（脉宽），然后转换为定时器的比较值（CCR）。 3. 在中断服务程序（或使用PWM输出模式）中更新比较值，以改变脉宽。 具体步骤： 一、定时器配置（以STM32为例） 假设系统时钟为72MHz，定时器预分频系数设置为7200-1，则定时器时钟频率为： 72MHz / 7200 = 10kHz（即计数周期为0.1ms） 自动重装载值（ARR）设置为200-1，则定时器周期为： 200 * 0.1ms = 20ms（满足50Hz要求） 二、角度转换 脉宽范围：0.5ms ~ 2.5ms 对应0°~180°。 定时器计数值与时间的关系：每0.1ms计数1次，所以： 0.5ms 对应计数值 = 5 2.5ms 对应计数值 = 25 因此，角度θ（0°~180°）对应的计数值（即比较寄存器CCR的值）为： $$ CCR = 5 + \frac{(25-5) \times \theta}{180} = 5 + \frac{20 \times \theta}{180} = 5 + \frac{\theta}{9} $$ 例如： 0° -> CCR=5 90° -> CCR=5+10=15 180° -> CCR=25 三、代码实现（参考引用[4]） 初始化定时器PWM模式（或使用定时器中断模拟）后，在主循环中设置角度即可。 示例代码（STM32标准库）： ```c #include "stm32f10x.h" void PWM_Init(uint16_t arr, uint16_t psc) { // 初始化定时器和PWM输出（具体寄存器配置略） // 配置ARR和PSC } // 设置舵机角度 void SetAngle(uint8_t angle) { // 将角度转换为CCR值 uint16_t ccr = 5 + (angle / 9.0); // 注意：浮点运算，实际应用中可优化为整数运算 // 设置比较寄存器（假设使用TIM3通道2） TIM_SetCompare2(TIM3, ccr); } int main() { // 初始化PWM：ARR=199, PSC=7199（即7200-1） PWM_Init(199, 7199); while(1) { for(uint8_t angle = 0; angle <= 180; angle += 90) { SetAngle(angle); Delay_ms(1000); // 延时1秒 } } } ``` 四、注意事项 1. 浮点运算：在嵌入式系统中，浮点运算可能消耗较多资源，可以优化为整数运算。例如： ccr = 5 + (angle * 20) / 180; // 但这样会损失精度 更精确的做法是使用整数运算并四舍五入： ccr = 5 + (angle * 20 + 90) / 180; // 先乘以20，加90（即180/2）再除以180，实现四舍五入 2. 舵机响应时间：改变角度后，舵机需要一定时间转动，因此设置延时（如Delay_ms(500)）让舵机到位。 3. 多路舵机控制：可以使用同一个定时器的多个通道（硬件PWM）或多个定时器。若使用软件模拟，则需在定时器中断中管理多个GPIO的状态。 五、软件模拟PWM（当硬件PWM不够时） 使用一个定时器中断（例如1ms中断），在中断服务函数中维护多个舵机控制线的状态（高电平开始时间和低电平持续时间）。 但注意：50Hz的PWM要求20ms周期，所以需要维护一个计数器，计数到20（即20ms）复位，然后在每个舵机需要翻转的时刻设置GPIO。 示例（伪代码）： ```c // 假设控制4个舵机 uint8_t servo_count = 0; // 20ms周期计数器 uint8_t servo_pin[4] = {PIN0, PIN1, PIN2, PIN3}; uint8_t servo_high_start[4] = {0, 0, 0, 0}; // 每个舵机高电平开始的计数点 uint8_t servo_high_end[4] = {5, 5, 5, 5}; // 每个舵机高电平结束的计数点（初始0°） void Timer_IRQHandler() { servo_count++; if(servo_count >= 20) servo_count = 0; for(int i=0; i<4; i++) { if(servo_count == servo_high_start[i]) { // 设置对应引脚高电平 GPIO_Set(servo_pin[i]); } else if(servo_count == servo_high_end[i]) { // 设置对应引脚低电平 GPIO_Reset(servo_pin[i]); } } } // 设置舵机角度 void SetServoAngle(uint8_t id, uint8_t angle) { // 计算高电平时间（0.5~2.5ms）对应计数器值：假设每1ms计数1次，则高电平时间占0.5~2.5个计数点（但精度不够） // 为了提高精度，可将定时器中断设置为0.1ms一次，则20ms需要200个计数点，高电平占5~25个计数点 uint8_t high_time = 5 + angle / 9; // 0.1ms为单位，计算高电平持续时间的计数点数 servo_high_start[id] = 0; // 每个周期开始就置高电平（也可以固定起点） servo_high_end[id] = high_time; // 高电平结束点 } ``` 注意：软件模拟PWM会占用CPU资源，且精度不如硬件PWM，但可以控制多个舵机。 总结： 使用定时器实现PWM控制舵机的关键在于： - 配置定时器周期为20ms（50Hz） - 根据角度计算高电平时间（0.5ms~2.5ms），并转换为定时器的比较值（CCR） - 使用硬件PWM（定时器自带）或软件模拟（定时器中断）输出PWM信号 §§相关问题§§ 1. 如何优化舵机角度控制中的浮点运算？ 2. 怎样用同一个定时器控制多路舵机？ 3. 舵机控制信号产生抖动的原因是什么？如何消除？ 4. 如何用STM32的定时器输出多路PWM信号？ </think>### 使用定时器实现PWM控制舵机角度的方法 以下是基于STM32的定时器实现PWM精确控制舵机角度的完整方案（其他单片机原理类似）： --- #### 1. **核心原理** 舵机控制需要满足两个关键参数： - **频率固定**：50Hz（周期 $T = 20ms$） - **脉宽可调**：高电平时间 $t$ 与角度 $\theta$ 的线性关系： $$ t = 0.5ms + \frac{\theta}{180^\circ} \times 2ms \quad (0^\circ \leq \theta \leq 180^\circ) $$ 对应关系： | 高电平时间 | 角度 | |------------|------| | 0.5ms | 0° | | 1.5ms | 90° | | 2.5ms | 180° | --- #### 2. **定时器配置步骤** 以STM32为例（系统时钟72MHz）： ##### (1) 计算定时器参数 - **目标周期**：20ms（50Hz） - **预分频设置**： 若预分频值 $PSC = 7200 - 1$，则定时器时钟频率： $$ f_{tim} = \frac{72\text{MHz}}{7200} = 10\text{kHz} \quad (计数周期=0.1ms) $$ - **自动重载值**： $$ ARR = \frac{20ms}{0.1ms} - 1 = 200 - 1 $$ ##### (2) 角度转换公式 角度 $\theta$ 对应比较寄存器值 $CCR$： $$ CCR = \frac{t}{0.1ms} = 5 + \frac{\theta}{9} \quad \text{(浮点运算)} $$ 整数优化版（避免浮点）： $$ CCR = 5 + \frac{\theta \times 20}{180} = 5 + \frac{\theta}{9} \quad \text{(四舍五入)} $$ --- #### 3. **代码实现** ##### (1) 初始化定时器（标准库示例） ```c void PWM_Init(uint16_t arr, uint16_t psc) { // 1. 开启时钟 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); // 2. 配置时基单元 TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStruct; TIM_TimeBaseStruct.TIM_Period = arr; // ARR值 TIM_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler = psc; // PSC值 TIM_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStruct); // 3. 配置PWM模式 TIM_OCInitTypeDef TIM_OCStruct; TIM_OCStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; TIM_OCStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; TIM_OCStruct.TIM_Pulse = 0; // 初始CCR值 TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCStruct); // 使用通道2 // 4. 启动定时器 TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable); } ``` ##### (2) 角度控制函数 ```c // 设置角度（0~180） void SetAngle(uint8_t angle) { // 计算CCR值（浮点版） float ccr_f = 5.0 + angle / 9.0; // 整数优化版（四舍五入） uint16_t ccr = 5 + (angle * 20 + 90) / 180; TIM_SetCompare2(TIM3, ccr); // 更新比较寄存器 } ``` ##### (3) 主函数应用 ```c int main() { PWM_Init(199, 7199); // ARR=199, PSC=7199 → 20ms周期 while(1) { SetAngle(0); // 0° Delay_ms(1000); SetAngle(90); // 90° Delay_ms(1000); SetAngle(180); // 180° Delay_ms(1000); } } ``` --- #### 4. **关键注意事项** 1. **角度分辨率**： 每1°角度对应脉宽变化 $\Delta t = \frac{2ms}{180} \approx 11\mu s$，定时器精度需 $\leq 11\mu s$[^2] 2. **多路舵机控制**： - **硬件PWM**：同一定时器的不同通道（如TIM3-CH1/CH2/CH3/CH4） - **软件模拟**：定时器中断中管理多个GPIO（需高精度中断） 3. **防抖动措施**： - 电源端并联 $100\mu F$ 电解电容 + $0.1\mu F$ 陶瓷电容 - 信号线串联 $100-220\Omega$ 电阻 - 避免频繁角度切换（间隔 $\geq 200ms$） --- #### 5. **常见问题解决** | 问题现象 | 可能原因 | 解决方案 | |---------------|--------------------------|--------------------------| | 舵机抖动 | 电源不稳/PWM精度不足 | 增强电源滤波/提高定时器精度 | | 角度不准确 | 脉宽计算错误 | 校准 $0.5ms$ 和 $2.5ms$ 基准点 | | 响应延迟 | CPU负载过高 | 使用DMA更新CCR寄存器 |
评论 2
成就一亿技术人!
拼手气红包6.0元
还能输入1000个字符
 
红包 添加红包
表情包 插入表情
表情包 代码片
 条评论被折叠 查看
添加红包

请填写红包祝福语或标题

个

红包个数最小为10个

元

红包金额最低5元

当前余额3.43元 前往充值 >
需支付：10.00元
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付元
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明：

1.余额是钱包充值的虚拟货币，按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载，可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值