[嵌入式]STM32控制舵机精准角度

一、舵机原理

二、程序介绍

三、精准角度控制原理

????????网上很多教程，都只是控制舵机0°，45°，90°等特定的角度，比如1°，很多程序都做不到，即使有也少得可怜，更不会详解介绍是怎么实现精准控制每一度的，因此，这篇文章的意义就在这里。

一、舵机原理???????

?我们以SG90、MG90等舵机为例，舵机有三个PIN，分别是VCC,GND,PWM，PWM引脚需要一个20ms周期信号，通过不同的占空比来控制不同角度，具体参数如下：

???0.5ms--------------0度；

???1.0ms------------45度；

???1.5ms------------90度；

???2.0ms-----------135度；

???2.5ms-----------180度；

????????动态原理如下，源自网上。

二、程序介绍

? ? ? ? 产生PMW的方法很多，典型的就是用单片机，这里以STM32F1举例

PWM配置：这个配置没有什么特别，大同小异，直接使用经典的配置就可以，重点在后面的主函数。

void TIM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
{  
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
	TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
	
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);	
 	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB  | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);  
	
	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3, ENABLE);   
 
 
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; 
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
 

	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; 
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; 
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; 
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  
	TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); 
	

	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; 
 	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; 
	TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);  

	TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);  
 
	TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  
	
}

主函数：

void Servo_Control(float angle)
{
	float temp;
	u16 led0pwmval=0;
//	temp = 195- 0.11*(float)angle;
//	TIM_SetCompare2(TIM3, (float)temp);
	 pwmval = (int)(2000*(1-((0.5+angle/90.0)/20.0))) -5;
	TIM_SetCompare2(TIM3, pwmval);//
}


int main(void)
 {	
	 float i;
	Servo_Control(0);
	delay_init();	    
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); 	 
 	LED_Init();		
 	//TIM3_PWM_Init(199,7199);	 //(199+1)*(7199+1)/72*10^6  0.02S  20MS
	TIM3_PWM_Init(1999,719);

   	while(1)
	{		
			Servo_Control(0);

		/*
	 for(i=0;i<=179;i++)
			{
				Servo_Control(i);
					delay_ms(2);
			}
			delay_ms(2);
		 for(i=180;i>=1;i--)					
				{		
					Servo_Control(i);
				  delay_ms(2);														
				}  
				delay_ms(2);
		*/		
	}
} 

这里分为两部分：

 	//TIM3_PWM_Init(199,7199);	 //(199+1)*(7199+1)/72*10^6  0.02S  20MS
	TIM3_PWM_Init(1999,719);

????????首先两个定时器都能产生20ms周期的脉冲，但是网上很多网友使用的都是第一种方式：TIM3_PWM_Init(199,7199)，这个的弊端是，由于计数的数量太少了，才199，导致在控制舵机角度的时候，即使我最小修改一个单位的数值，表现出来的变化脉冲宽度都比较大，导致舵机旋转了大于一个度数，换句话说，这个代码调节的精度太差。

? ? ? ? 因此，我们需要想办法让计数器计数得尽量多，在我们修改前期的数值时，后面的脉宽变化很小很小，小于舵机旋转1°所需的变化脉宽，我们就成功了。

因此，我们使用：TIM3_PWM_Init(1999,719);

三、精准角度控制原理

? ? ? ? 精准角度控制，主要在下面这两行代码

	
    pwmval = (int)(2000*(1-((0.5+angle/90.0)/20.0))) -5;
	TIM_SetCompare2(TIM3, pwmval);

????????假设我们需要舵机旋转45°，则占空比为1ms/20ms=5%，则TIM_SetCompare2TIMx 捕获比较 1 寄存器值就是2000-2000*5%=1900；

那这个数值跟角度有什么关系呢，就来到了这个代码：??

pwmval = (int)(2000*(1-((0.5+angle/90.0)/20.0))) -5;

????????占空比从0.5开始为0°，因此需要以0.5开始相加，我们假设把45°为angle带进去，则最里面的括号为1，正好对标舵机45°时候的1ms。

? ? ? ? 那为什么我后面要减5呢，这个是我舵机的误差，因为在我设定为0°的时候，我发现舵机的角度并不是完完全全的水平，因此这个相当于一个校准系数，根据实际情况而定，如果舵机质量很好，没有误差，那不需要-5，就是这个意思。

我这里还写了一个for循环，供大家参考，作用是使得舵机以1°的步进正反旋转。

for(i=0;i<=179;i++)
			{
				Servo_Control(i);
					delay_ms(2);
			}
		delay_ms(2);
for(i=180;i>=1;i--)					
				{		
					Servo_Control(i);
				  delay_ms(2);														
				}  
		delay_ms(2);

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