python控制gpio产生固定数量的脉冲_使用python 控制G90舵机，RPI.GPIO 模块的脉宽调制（PWM）功能...

SG90舵机官方数据

尺寸：21.5mmX11.8mmX22.7mm

重量：9克   (1kg=1公斤=2斤)

无负载速度：0.12秒/60度(4.8V) 0.002s/度

堵转扭矩：1.2-1.4公斤/厘米(4.8V)

使用温度：-30~~+60摄氏度

死区设定：7us   (7MHZ)

工作电压：4.8V-6V

位置等级:1024级

脉冲控制精度为2us

操作说明

1.采用PWM控制的方式来进行舵机的操纵

2.舵机的控制需要MCU产生一个20ms的脉冲信号，以0.5ms到2.5ms的高电平来控制舵机的角度

3.查看SG90的文档可以看见其占空比与转动角度的关系：

舵机控制系统工作稳定，PWM占空比 (0.5～2.5ms 的正脉冲宽度)和舵机的转角(-90°～90°)线性度较好

舵机的控制需要一个20ms左右的时基脉冲(1/0.020s=50HZ)，该脉冲的高电平部分为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：

脉冲                 角度     占空比

0.5ms-------------0度；    2.5%

1.0ms------------45度；   5.0%

1.5ms------------90度；   7.5%

2.0ms-----------135度；  10.0%

2.5ms-----------180度；  12.5%

SG90一共三根线，红线接5Ｖ电源，棕线GND。黄线为数据控制线，该线接到GPIO上，这里我们是BCM模式的pin 21.

SG90 脉冲周期为20毫秒(millisecond) 不是20微秒(Microsecond),两者差1000倍呢！也就是说最多1秒钟内可以转动5０次，但是考虑到每次转动还要耗时，所以实际达不到5０次。PWM控制信号周期20ms,脉宽0.5ms-2.5ms对应的角度-90到+90度,范围180度(3度左右偏差),当脉宽1.5ms时舵机在中立点(0度)，我们直接用Python的GPIO提供的PWM控制。脉宽0.5ms-2.5ms 对应的占空比为2.5% - 12.5%(脉宽/周期=0.5/20-2.5/20).  理论上，10％的空间可以提供180度的线性分割(12.5%-2.5%)。

SG90 脉冲周期为20ms,脉宽0.5ms-2.5ms对应的角度-90到+90，对应的占空比为2.5%-12.5%

注意：(在规定范围内) 给多少占空比有且只有一个角度和它对应

1.首先安装python库和gpio库

(1)安装python库

sudoapt-get install python-dev

(2)执行更新

sudo easy_install -Udistribute

(3)安装python-pip

sudo apt-get install python-pip

(4)安装pythond 的GPIO库

sudo pip install rpi.gpio

2.基于python 的编程,编写sg90.py

(1)执行cd ~

(2)执行sudo mkdir SG90

(3)执行cd SG90

(4)执行nano sg90.py

(5)复制以下代码，并按ctl+x选择Y保存退出

#!/usr/bin/env python

import RPI.GPIO as GPIO

import time

import signal

import atexit

atexit.register(GPIO.cleanup)

servopin=21

GPIO.setmode(GPIO.BCM)

GPIO.setup(servopin,GPIO.OUT,initial=False)

p=GPIO.PWM(servopin,50)

p.start(0)

time.sleep(2)

while(True):

for i in range(0,360,10):

p.ChangeDutyCycle(12.5-5*i/360)

time.sleep(1)

for i in range(0,360,10):

p.ChangeDutyCycle(7.5-5*i/360)

time.sleep(1)

GPIO.cleanup()

注意：

1.程序中 p.ChangeDutyCycle() 是指占空比

通过改变占空比使得舵机可以“缓慢的”接近最终的角度。

2.python atexit 模块定义了一个 register 函数，用于在 python 解释器中注册一个退出函数，这个函数在解释器正常终止时自动执行,一般用来做一些资源清理的操作。 atexit 按注册的相反顺序执行这些函数; 例如注册A、B、C，在解释器终止时按顺序C，B，A运行。

Note：如果程序是非正常crash，或者通过os._exit()退出，注册的退出函数将不会被调用。

实质上还是利用占空比对应角度，占空比++=》角度

例：这里SG90舵机的参考周期是20ms，也就是50KHZ。那么按照这个方法我们可以写出如下代码：

import RPi.GPIO as GPIO

import time

GPIO.setmode(GPIO.BOARD)

Vcc_Pin=37

In_Pin=35　　#操控线(黄线)

GPIO.setup(Vcc_Pin,GPIO.OUT,initial=GPIO.HIGH)

GPIO.setup(In_Pin,GPIO.OUT,initial=GPIO.LOW)

p=GPIO.PWM(In_Pin,50)　　#设置频率为50KHz,20ms左右的时基脉冲(1/0.020s=50HZ)

p.start(0)

str1="please input the degree(0<=a<=120)\nor press q to quit\n"

r=input(str1)

try:

while not r=="q":

if r.isdigit():　　#判断输入的字符串是不是数字

r=int(r)　　　　#是数字转换成数字

else:

print("please input a number(0<=num<=120)")

continue

if r<0 or r>180:　　#越界提示

print("a must be [0,120]")

continue

p.ChangeDutyCycle(2.5+r/360*20)　　#通过用户输入的角度来改变舵机的角度

time.sleep(0.02)

r=str(input(str1))

except KeyboardInterrupt:

pass

p.stop()

GPIO.cleanup()

这个程序根据用户输入舵机转动的角度，转动舵机到相应的角度。

这里的p.ChangeDutyCycle(2.5+r/360*20)中的2.5+r/360*20是推导的公式，用于转动舵机到指定的角度。

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下面的代码可以看到舵机不停的从０度转到180度，再转回来到０度。

#! /usr/bin/env python3

# encoding=utf-8

import RPi.GPIO as GPIO

import time

import signal

import atexit

atexit.register(GPIO.cleanup)

servopin=4

GPIO.setmode(GPIO.BCM)

GPIO.setup(servopin,GPIO.OUT,initial=False)

p=GPIO.PWM(servopin,50)#50HZ:频率就是周期脉冲的周期的倒数

p.start(0)#start(initdutycycle)：占空比0-100间，0表示暂不输出

time.sleep(2)

while(True):

for i in range(0,181,10):

p.ChangeDutyCycle(2.5+10*i/180)#设置转动角度

time.sleep(0.02)#等该20ms周期结束

p.ChangeDutyCycle(0)#归零信号

time.sleep(0.2)

for i in range(181,0,-10):

p.ChangeDutyCycle(2.5+10*i/180)

time.sleep(0.02)

p.ChangeDutyCycle(0)

time.sleep(0.2)

GPIO.cleanup()

//  注

1.时间单位换算时间单位还有: 毫秒(ms)、微秒 (μ s)、纳秒(ns)、皮秒(ps)、飞秒(fs)、阿秒、渺秒 1 s = 10^3 ms = 10^6 us = 10^9ns= 10^...

2.PWM就是脉冲宽度调制的英文缩写，方波高电平时间跟周期的比例叫占空比，例如1秒高电平1秒低电平的PWM波占空比是50%

3.占空比是指高电平在一个周期之内所占的时间比率.方波的占空比为50％,占空比为0.5,说明正电平所占时间为0.5个周期.

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扩展：使用 RPI.GPIO 模块的脉宽调制(PWM)功能

使用 RPI.GPIO 模块的脉宽调制(PWM)功能

脉宽调制(PWM)是指用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制，是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。在树莓派上，可以通过对GPIO的编程来实现PWM。

创建一个 PWM 实例：

p=GPIO.PWM(channel, frequency) (引脚 ，频率)

启用 PWM：

p.start(dc)# dc 代表占空比(范围：0.0 <= dc >= 100.0)

更改频率：

p.ChangeFrequency(freq)# freq 为设置的新频率，单位为 Hz

更改占空比,如：占空比为2.5% - 12.5%(脉宽/周期=0.5/20-2.5/20)：

p.ChangeDutyCycle(dc)# 范围：0.0 <= dc >= 100.0

停止 PWM：

p.stop()

注意，如果实例中的变量“p”超出范围，也会导致 PWM 停止。

以下为使 LED 每两秒钟闪烁一次的示例：

importRPi.GPIO as GPIO

GPIO.setmode(GPIO.BOARD)

GPIO.setup(12, GPIO.OUT)

p=GPIO.PWM(12,0.5) #12号pin,o.5Hz

p.start(1)

input('点击回车停止：')     #在 Python 2中需要使用 raw_input

p.stop()

GPIO.cleanup()