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研发客服PWM控制舵机
1 舵机简介
伺服电机通常被称为舵机，它是一种带有输出轴的小装置。当我们向伺服器发送一个控制信号时，输出轴就可以转到特定的位置。只要控制信号持续不变，伺服机构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。日常生活中，舵机常被用于遥控飞机、遥控汽车、机器人等领域。
舵机在机器人领域非常有用。因为舵机有内置的控制电路，它们的尺寸虽然很小，但输出力够大。像Futaba S-148这样的标准舵机能提供 0.3牛/米的扭矩，相对于它的外形大小来说这已经足够强大了。同时，舵机消耗的能量与机械负荷成正比。因此，一个轻载的舵机系统不会消耗太多的能量。
2 舵机结构
舵机主要由以下几个部分组成：外壳、舵盘、直流电机、减速齿轮组、角度传感器、控制驱动电路和接口线缆等。常见的舵机内部结构如下图所示。
舵机的输入有三根线，一般的中间的红色线为电源正极，咖啡色线的为电源负极，黄色色线为控制线号线。
3 舵机控制
控制线用于传输角度控制信号。这个角度是由控制信号脉冲的持续时间决定的，这叫做脉冲编码调制（PCM）。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，总间隔为2ms。脉冲的宽度将决定马达转动的距离。
例如：1.5毫秒的脉冲，电机将转向90度的位置（通常称为中立位置，对于180°舵机来说，就是90°位置）。如果脉冲宽度小于1.5毫秒，那么电机轴向朝向0度方向。如果脉冲宽度大于1.5毫秒，轴向就朝向180度方向。以180度舵机为例，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 |
4 任务实践
通过按键控制舵机角度，当KEY1按下后， 减少占空比，当KEY2按下后，增加占空比，并在串口输出此时的角度。
PWM参数计算
PWM信号周期Period=20ms，采用STM32内部8MHz的时钟，计算可得(ARR+1)*(PSC+1)=160000，故可取ARR=199，PSC=799。舵机为0度时，高电平持续时间为0.5ms，即占空比Duty=0.025，则CCR初始值可以设为5.
PWM参数计算在STM32基础：定时器的PWM输出功能中有详细讲解。
在CubeMX中配置PWM(采用定时器3通道1)、串口以及按键1和按键2对应GPIO为中断模式并使能.
在CubeMX中配置串口，在Keil中使用“Use MicroLIB”并在代码中重定向printf函数的方法在STM32基础：定时器的定时计数功能有详细讲解。
在CubeMX中配置GPIO中断并使能的方法已经按键的相关操作在STM32基础：中断系统中有详细讲解。
编写代码
/* USER CODE BEGIN PD */
#define CCR_MAX 25 // CCR最大值
/* USER CODE END PD */
/* USER CODE BEGIN PV */
uint16_t CCR = 5; // CCR初始值
uint16_t Step = 5; // CCR步进值
/* USER CODE END PV */
/* USER CODE BEGIN 4 */
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
if(GPIO_Pin == KEY1_Pin)
{
(CCR >= CCR_MAX) ? (CCR = 5) : (CCR += Step);
__HAL_TIM_SetCompare(&htim3, TIM_CHANNEL_1, CCR);
printf("Sigle = %d", (CCR/5 - 1)*45);
HAL_Delay(200);
}
else if (GPIO_Pin == KEY2_Pin)
{
(CCR <= 5) ? (CCR = CCR_MAX) : (CCR -= Step);
__HAL_TIM_SetCompare(&htim3, TIM_CHANNEL_1, CCR);
printf("Sigle = %d", (CCR/5 - 1)*45);
HAL_Delay(200);
}
}
/* USER CODE END 4 */
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