SG90舵机介绍

SG90舵机简介

       SG90舵机是一种位置(角度)伺服的驱动器,适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。在机器人机电控制系统中,舵机控制效果是性能的重要影响因素。舵机可以在微机电系统和航模中作为基本的输出执行机构,其简单的控制和输出使得单片机系统非常容易与之接口。

                                     塑料齿轮SG90舵机                   金属齿轮SG90舵机

SG90舵机应用

      SG90舵机目前在高档遥控玩具,如航模、包括飞机模型、潜艇模型、遥控机器人中已经使用得比较普遍。

SG90舵机导线

      SG90舵机上有三根线,分别是GND(棕色线)、VCC(红色线)和SIG(黄色线),也就是地线、电源线和信号线。

SG90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,通过级联减速齿轮带动电位器旋转,使得电压差为0,电机停止转动。当然我们可以不用去了解它的具体工作原理,知道它的控制原理就够了。就象我们使用晶体管一样,知道可以拿它来做开关管或放大管就行了,至于管内的电子具体怎么流动是可以完全不用去考虑的。

SG90舵机舵机的控制

      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。以180 度角度伺服为例,那么对应的控制关系是这样的:

      0.5ms ---------- 0 度;

      1.0ms ---------- 45 度;

      1.5ms ---------- 90 度;

      2.0ms ---------- 135 度;

      2.5ms ---------- 180 度;

      小型舵机的工作电压一般为4.8V 或6V,转速也不是很快,一般为0.22/60 度或0.18/60 度,所以假如你更改角度控制脉冲的宽度太快时,舵机可能反应不过来。如果需要更快速的反应,就需要更高的转速了。

SG90舵机舵机控制例程

/************************舵机控制*************************     

单片机型号:STC15W4K56S4   选择单片机内部时钟,频率为22.1184M。

舵机信号线(橙色导线)接到单片机P2.1上。  

***********************************************************/

#include "stc15.h"                               //包含头文件stc15.h

#define Dj_Left1  2                              //舵机左转角度

#define Dj_Left2  3                              //舵机左转角度

#define Dj_Left3  4                              //舵机左转角度

#define Dj_Left4  5                              //舵机左转角度

#define Dj_Middle 6                             //舵机回到中间位置

#define Dj_Right4 7                             //舵机右转角度

#define Dj_Right3 8                             //舵机右转角度

#define Dj_Right2 9                             //舵机右转角度

#define Dj_Right1 10                            //舵机右转角度

sbit ControlPort = P2^1;                        //舵机信号端口

void delay(unsigned int t);                     //delay延时函数

void delay_us(unsigned int t);               //delay_us延时函数

void delay_ms(unsigned int t);              //delay_ms延时函数

void DjGpio_Init(void);                          //舵机控制信号IO口初始化

void Timer_Init(void);                            //定时器初始化

void ControlLeftOrRight(void);              //控制舵机函数

unsigned int  TimeOutCounter = 0;           //定时器溢出计数

unsigned char LeftOrRight    = 0;              //舵机左右旋转标志

void delay(unsigned int t)                          //delay延时函数

{while(t--);}

void delay_us(unsigned int t)                     //delay_us延时函数

{

 unsigned char i;

 while(t--)

 {i=3;while(i--)delay(1);}

}

void delay_ms(unsigned int t)                   //delay_ms延时函数

{while(t--){delay_us(t);}}

void ControlLeftOrRight(void)                   //控制舵机函数

{

 LeftOrRight=Dj_Middle;TimeOutCounter=0;delay_ms(500);

 LeftOrRight=Dj_Left3;TimeOutCounter=0;delay_ms(500);

 LeftOrRight=Dj_Right3;TimeOutCounter=0;delay_ms(500);

 LeftOrRight=Dj_Middle;TimeOutCounter=0;delay_ms(500);

}

void DjGpio_Init(void)                          //舵机控制信号IO口初始化

{

 P2M0 = (P2M0|0x02);

 P2M1 = (P2M1&0xfd);

}

void Timer_Init(void)                           //定时器初始化

{

 TMOD = TMOD|0x11;

 TH1 = 0xfe;                                       //0.25ms定时  

 TL1 = 0x33;

 ET1 = 1;

 TR1 = 1;

 EA  = 1;                                            //开总中断 

}

                                 

void main(void)

{

 Timer_Init();                                        //定时器初始化

 DjGpio_Init();          

 ControlLeftOrRight();                          //控制舵机函数

 while(1){;}

}

void timer1()interrupt 3                    //定时器中断处理

{

 TH1=0xfe;TL1=0x33;                     //0.25ms

 TimeOutCounter++;

 switch(LeftOrRight)

 {

  case 2:                                         //0.5ms

  {

   if(TimeOutCounter<=2){ControlPort=1;}

   else{ControlPort=0;}

  }break;

  case 3:                                       //0.75ms

  {

   if(TimeOutCounter<=3){ControlPort=1;}

   else{ControlPort=0;}

  }break;

  case 4:                                       //1ms

  {

   if(TimeOutCounter<=4){ControlPort=1;}

   else{ControlPort=0;}

  }break;

  case 5:                                       //1.25ms

  {

   if(TimeOutCounter<=5){ControlPort=1;}

   else{ControlPort=0;}

  }break;

  case 6:                                       //1.5ms

  {

   if(TimeOutCounter<=6){ControlPort=1;}

   else{ControlPort=0;}

  }break;

  case 7:                                       //1.75ms

  {

   if(TimeOutCounter<=7){ControlPort=1;}

   else{ControlPort=0;}

  }break;

  case 8:                                       //2ms

  {

   if(TimeOutCounter<=8){ControlPort=1;}

   else{ControlPort=0;}

  }break;

  case 9:                                       //2.25ms

  {

   if(TimeOutCounter<=9){ControlPort=1;}

   else{ControlPort=0;}

  }break;

  case 10:                                      //2.5ms

  {

   if(TimeOutCounter<=10){ControlPort=1;}

   else{ControlPort=0;}

  }break;

  default: break;

 } 

 if(TimeOutCounter==80)               //20ms

 {TimeOutCounter=0;}

}

### SG90舵机模块使用说明 SG90舵机是一种小型舵机,广泛应用于机器人、自动化设备和其他电子项目中。以下是关于其功能特点和参数的具体介绍。 #### 功能特点 SG90舵机支持精确的角度控制,能够实现从0°到180°之间的任意角度定位[^3]。它的工作原理基于PWM(脉宽调制)信号输入,通过调整高电平持续时间来改变舵机的旋转角度。具体来说: - **工作模式**:该舵机属于180度版本,适用于需要精确定位的应用场景。相比之下,360度版本仅能用于连续旋转而不具备角度控制能力。 - **初始状态**:上电后,默认会复位至0°位置。 - **控制方式**:利用PWM信号进行驱动,其中周期固定为20ms,而占空比决定了实际转向角度。 #### 参数介绍 以下是SG90舵机的主要技术规格及其含义: | 参数名称 | 描述 | |----------------|------------------------------------------------------------------------------------------| | 工作扭矩 | 提供约1.6kg·cm的力量,在负载条件下仍能保持稳定运行 | | 反应速度 | 完成一次60°转动所需时间为0.12~0.13秒,表现出较快的动作响应特性 | | 死区设定 | 输入信号存在±5微秒误差范围内不触发动作,有效减少误操作风险 | | 转动角度范围 | 支持常见的几个标准档位如0°, 90°以及最大限幅于175°以内[^2] | | 齿轮材料 | 尼龙塑料制成齿轮组轻便耐用但强度有限 | | 推荐供电电压 | 运行区间介于3伏特至最高不超过6伏特之间以保障最佳性能表现 | | 环境适应温度 | 设计耐受低温达零下三十摄氏度直至常温六十摄氏度间正常作业 | 此外需要注意的是,尽管理论上允许指定任何整数值作为目标角读数传入`Servo_angle()`方法当中去操控相应偏移量变化情况;然而出于安全考虑已经内置逻辑限制住最小不得低于五度同时也封顶不得超过一百七十五度界限之外。 对于具体的编程接口而言,则可以通过配置定时器产生匹配频率及时基长度从而生成满足需求特征波形供给外部连接端口接收解析进而达成预期效果展示如下代码片段所示如何完成基础初始化过程并执行简单指令让装置指向特定方向实例演示: ```c #include "stm32f4xx.h" #define SERVO_TIM_ARR 1999 // 自由运行模式下的自动重装载寄存器值 #define SERVO_TIM_PSC 99 // 预分频系数 void TIM2_Init(uint16_t ARR,uint16_t PSC){ TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2 , ENABLE); RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA , ENABLE); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL ; GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1); GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource1, GPIO_AF_TIM2); TIM_TimeBaseStructInit(&TIM_TimeBaseStructure); TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = ARR ; TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = PSC ; TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0x0 ; TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up ; TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseStructure); TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure); TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable; TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse=ARR/2;//默认中间位置 TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High; TIM_OC2Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure); } void Servo_angle(int angle){ int pulse_width=(angle*20)/18+50; TIM_SetCompare2(TIM2,pulse_width); } int main(void) { TIM2_Init(SERVO_TIM_ARR,SERVO_TIM_PSC); while (1) { Servo_angle(90); // 设置舵机转到90度 } } ``` 上述程序展示了如何针对STM32平台编写一段简单的应用程序用来测试单片机能否成功发出合适的电信号给定连结之伺服马达使其按照预定计划行动起来。
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