基于Proteus的Arduino学习10-舵机与舵机的控制

在前面的几节的学习笔记中，我们学习了几种传感器及用法，这一节学习笔记带领大家学习舵机及使用Arduino对舵机进行控制。

舵机（英文叫Servo）：它由直流电机、减速齿轮组、传感器和控制电路组成的一套自动控制系统。通过发送信号，指定输出轴旋转角度。舵机一般而言都有最大旋转角度（比如180度。）与普通直流电机的区别主要在，直流电机是一圈圈转动的，舵机只能在一定角度内转动，不能一圈圈转（数字舵机可以在舵机模式和电机模式中切换，没有这个问题）。普通直流电机无法反馈转动的角度信息，而舵机可以。用途也不同，普通直流电机一般是整圈转动做动力用，舵机是控制某物体转动一定角度用（比如机器人的关节）。【文献1】如图1所示为9g舵机。一般的舵机接线为三线，VCC、GND和信号线。

图1 9g舵机实物图

如图2所示，舵机主要有以下几部分组成：齿轮组、直流电机、电位器、电机控制板、壳体。其中，齿轮组通过降低速度以提高扭矩；直流电机提供舵机的动力；电机控制板负责接收电位器的信号，通过算法驱动电机；电位器为位置编码器的作用，作为电机驱动之后的反馈信号。【文献1】

图2 舵机的组成部分

舵机的控制信号是脉冲位置调制(PPM)信号，是一种宽度可调的周期性方波脉冲信号，周期一般为20ms，当方波的脉冲宽度改变时，舵机转轴的角度发生变化，角度变化与脉冲宽度的变化成正比。一般舵机的输出轴转角与输入信号的脉冲宽度之间的关系可用图3表示。【文献2】

图3 脉冲与角度的关系图

首先，我们需要proteus仿真里面添加舵机，在元器件搜索栏中输入“servo”，并添加至元器件选择栏中，如图4所示。并将其中间的管脚接至数字口9脚，也就是ATmega328P的15管脚，同时上管脚接至+5V，下管脚接至地端，修改后的Proteus仿真图如图5所示。

图4 在proteus中添加"servo"

图5 修改后的Proteus仿真图

下面编写Arduino程序，实现舵机自动旋转180°，并旋转回0°。

Arduino代码清单：

#include <Servo.h>

Servo myservo; // create servo object to control a servo

// a maximum of eight servo objects can be created

int pos = 0; // variable to store the servo position

void setup()

{

myservo.attach(9); // attaches the servo on pin 9 to the servo object

}

void loop()

{

for(pos = 0; pos < 180; pos += 1) // goes from 0 degrees to 180 degrees

{ // in steps of 1 degree

myservo.write(pos); // tell servo to go to position in variable 'pos'

delay(15); // waits 15ms for the servo to reach the position

}

for(pos = 180; pos>=1; pos-=1) // goes from 180 degrees to 0 degrees

{

myservo.write(pos); // tell servo to go to position in variable 'pos'

delay(15); // waits 15ms for the servo to reach the position

}

调试与演示

图6 舵机旋转至180°

图7 舵机旋转至137°

基于Proteus的Arduino学习10-舵机与舵机的控制

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