舵机的控制原理
项目介绍
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。舵机有很多规格，但所有的舵机都有外接三根线。由于舵机品牌不同，颜色也会有所差异，我们实验用到的这款舵机分别用棕、红、橙三种颜色进行区分，棕色为接地线，红色为电源正极，橙色为信号线。
舵机分为360度舵机、180度舵机和90度舵机，我们实验用到的这款舵机为90度舵机，但是它转动的角度范围最大接近180度，所以我们也可把它当做180度舵机使用，控制原理都是一样的。
模块参数
模块原理图
舵机的控制信号是周期为20ms （50Hz）的PWM（脉冲宽度调制）信号。
舵机的转动的角度是通过调节PWM信号的占空比来实现的，一般在 0.5ms ~ 2.5ms 的范围内去控制，总间隔为 2ms，相对应舵盘的位置为0度 ~ 180度，呈线性变化。当脉冲宽度为 1.5ms 时，舵机旋转至中间角度，大于 1.5ms 时舵机旋转角度增大，小于 1.5ms 时舵机旋转角度减小。
也就是说，舵机的控制需要单片机产生一个周期为20ms的脉冲信号，以0.5ms到2.5ms的高电平来控制舵机转动的角度。具体脉冲参数下图所示：
注意事项：
1. 由于舵机品牌不同，对于同一信号，不同品牌的舵机旋转的角度也会有所不同。
1. 由于舵机品牌不同，对于同一信号，不同品牌的舵机旋转的角度也会有所不同。
实验组件
ESP32 Plus主板 x1
9G 180度数字舵机 x1
USB线 x1
实验①
代码
from machine import Pin, PWM
import time
pwm = PWM(Pin(4))
pwm.freq(50)
'''
Duty cycle corresponding to the Angle
0°----2.5%----25
45°----5%----51.2
90°----7.5%----77
135°----10%----102.4
180°----12.5%----128
'''
angle_0 = 25
angle_90 = 77
angle_180 = 128
while True:
pwm.duty(angle_0)
time.sleep(1)
pwm.duty(angle_90)
time.sleep(1)
pwm.duty(angle_180)
time.sleep(1)
import time
pwm = PWM(Pin(4))
pwm.freq(50)
'''
Duty cycle corresponding to the Angle
0°----2.5%----25
45°----5%----51.2
90°----7.5%----77
135°----10%----102.4
180°----12.5%----128
'''
angle_0 = 25
angle_90 = 77
angle_180 = 128
while True:
pwm.duty(angle_0)
time.sleep(1)
pwm.duty(angle_90)
time.sleep(1)
pwm.duty(angle_180)
time.sleep(1)
实验结果
按照接线图正确接好模块，用USB线连接到计算机上电，单击 
来执行程序代码。代码开始执行，舵机由0度转到90度，停顿1秒；再转到180度，停顿1秒；然后回到0度，停顿1秒，循环转动。
单击 
或 Ctrl+C 退出程序。
实验②
代码
from utime import sleep
from machine import Pin
from machine import PWM
pwm = PWM(Pin(4)) #舵机销连接GP4
pwm.freq(50) #20ms周期，所以频率为50Hz
'''
Duty cycle corresponding to the Angle
0°----2.5%----25
45°----5%----51.2
90°----7.5%----77
135°----10%----102.4
180°----12.5%----128
'''
### 设置伺服旋转角度
def setServoCycle (position):
pwm.duty(position)
sleep(0.01)
### 将旋转角度转换为占空比
def convert(x, i_m, i_M, o_m, o_M):
return max(min(o_M, (x - i_m) * (o_M - o_m) // (i_M - i_m) + o_m), o_m)
while True:
for degree in range(0, 180, 1): #伺服电机从0到180
pos = convert(degree, 0, 180, 20, 150)
setServoCycle(pos)
for degree in range(180, 0, -1): #伺服电机从180到0
pos = convert(degree, 0, 180, 20, 150)
setServoCycle(pos)
from machine import Pin
from machine import PWM
pwm = PWM(Pin(4)) #舵机销连接GP4
pwm.freq(50) #20ms周期，所以频率为50Hz
'''
Duty cycle corresponding to the Angle
0°----2.5%----25
45°----5%----51.2
90°----7.5%----77
135°----10%----102.4
180°----12.5%----128
'''
### 设置伺服旋转角度
def setServoCycle (position):
pwm.duty(position)
sleep(0.01)
### 将旋转角度转换为占空比
def convert(x, i_m, i_M, o_m, o_M):
return max(min(o_M, (x - i_m) * (o_M - o_m) // (i_M - i_m) + o_m), o_m)
while True:
for degree in range(0, 180, 1): #伺服电机从0到180
pos = convert(degree, 0, 180, 20, 150)
setServoCycle(pos)
for degree in range(180, 0, -1): #伺服电机从180到0
pos = convert(degree, 0, 180, 20, 150)
setServoCycle(pos)
实验结果
按照接线图正确接好模块，用USB线连接到计算机上电，单击 来执行程序代码。代码开始执行，舵机在0度 ~ 180度之间来回转动，每15ms转动一度。