连接和编码
使用SG90伺服电机和Arduino IDE，我正在探讨所有使用方法、代码示例和电路连接。

介绍SG90伺服电机的工作原理、连接指南和代码示例

了解SG90舵机

我正在学习SG90舵机的工作原理。主要是包括直流电机、齿轮组、可变电阻和控制电路，使用PWM信号调节输出轴角度。接口连接工具包括Arduino开发板、面包板和跳线。

连接和控制

我正在向你提供详细的SG90舵机引脚连接方法和代码示例。这些代码涵盖了基本控制、串口控制和连续旋转等功能。

探讨控制方法

Servo库旨在简化舵机控制，通过PWM信号控制舵机角度。使用独立电源源、确保电源稳定及采纳传感器数据，可提高控制的精确性。

在Arduino IDE环境下使用SG90舵机的详细指南

一、SG90舵机简介

SG90是一款常见的微型模拟舵机，广泛应用于机器人、遥控模型、机械手臂等领域。它具有小巧、轻便、成本低廉等特点，能够在0°到180°之间旋转，适合初学者和爱好者使用。

二、工作原理

SG90舵机通过接收PWM（脉宽调制）信号来控制舵机轴的位置。PWM信号的脉宽对应于舵机的转角：

• 脉宽1ms（1000μs）对应0°
• 脉宽1.5ms（1500μs）对应90°
• 脉宽2ms（2000μs）对应180°

舵机内部包含了电机、减速齿轮和位置反馈系统，通过调整输入信号的脉宽，可以精确控制舵机的角度。

三、电路连接说明

1. 所需器材

• Arduino开发板（如Arduino UNO）
• SG90舵机
• 面包板（可选）
• 跳线若干

2. SG90舵机引脚说明

SG90舵机有三根线，颜色和功能如下：

• 棕色线（Brown）： 地线（GND）
• 红色线（Red）： 电源正极（VCC，+5V）
• 橙色线（Orange）： 控制信号线（PWM信号输入）

3. 连接方法

1. 供电连接

   • 将舵机的红色线连接到Arduino的5V引脚。
   • 将舵机的棕色线连接到Arduino的GND引脚。

2. 信号连接

   • 将舵机的橙色线连接到Arduino的数字引脚（支持PWM），例如D9。

注意： 如果舵机负载较大，建议使用外部电源供电，并确保Arduino的GND与外部电源的GND相连。

(此处应为实际的电路连接示意图)

四、代码演示

示例1：基本控制

使用Arduino内置的Servo库，可以轻松控制舵机的角度。

#include <Servo.h>

Servo myServo;  // 创建Servo对象

void setup() {
  myServo.attach(9);  // 连接舵机到数字引脚9
}

void loop() {
  myServo.write(0);    // 将舵机转到0°
  delay(1000);         // 等待1秒
  myServo.write(90);   // 将舵机转到90°
  delay(1000);
  myServo.write(180);  // 将舵机转到180°
  delay(1000);
}

示例2：舵机扫动

使舵机在0°到180°之间来回扫动。

#include <Servo.h>

Servo myServo;

void setup() {
  myServo.attach(9);
}

void loop() {
  for (int angle = 0; angle <= 180; angle++) { // 从0°到180°
    myServo.write(angle);
    delay(15);  // 控制转动速度
  }
  for (int angle = 180; angle >= 0; angle--) { // 从180°到0°
    myServo.write(angle);
    delay(15);
  }
}

示例3：使用writeMicroseconds()

直接控制舵机的脉宽，获得更精细的控制。

#include <Servo.h>

Servo myServo;

void setup() {
  myServo.attach(9);
}

void loop() {
  myServo.writeMicroseconds(1000); // 对应0°
  delay(1000);
  myServo.writeMicroseconds(1500); // 对应90°
  delay(1000);
  myServo.writeMicroseconds(2000); // 对应180°
  delay(1000);
}

示例4：使用串口控制舵机

通过串口输入角度，实时控制舵机。

#include <Servo.h>

Servo myServo;

void setup() {
  myServo.attach(9);
  Serial.begin(9600);  // 初始化串口通信
  Serial.println("请输入0到180之间的角度值：");
}

void loop() {
  if (Serial.available() > 0) {
    int angle = Serial.parseInt(); // 读取串口输入的整数
    if (angle >= 0 && angle <= 180) {
      myServo.write(angle);
      Serial.print("舵机已转到：");
      Serial.print(angle);
      Serial.println("°");
    } else {
      Serial.println("请输入有效的角度（0-180）");
    }
  }
}

五、SG90舵机的所有使用方法

1. 基本角度控制

使用Servo库的write()函数，输入0到180之间的角度值，控制舵机的位置。

myServo.write(angle); // angle为0-180之间的整数

2. 微秒级脉宽控制

使用writeMicroseconds()函数，直接设定PWM信号的脉宽，通常在500μs到2500μs之间。

myServo.writeMicroseconds(microseconds); // microseconds为脉宽值

3. 读取当前角度

使用read()函数，获取舵机当前的位置。

int currentAngle = myServo.read();

4. 分离舵机

使用detach()函数，释放舵机控制，引脚可用于其他用途。

myServo.detach();

5. 多舵机控制

同时控制多个舵机，需要为每个舵机创建一个Servo对象，并连接到不同的引脚。

#include <Servo.h>

Servo servo1;
Servo servo2;

void setup() {
  servo1.attach(9);
  servo2.attach(10);
}

void loop() {
  servo1.write(90);
  servo2.write(45);
  delay(1000);
}

6. 与传感器结合

可以将舵机与各种传感器结合，实现自动控制。例如，使用光敏电阻控制舵机的角度。

#include <Servo.h>

Servo myServo;
int sensorPin = A0; // 光敏电阻连接到模拟引脚A0

void setup() {
  myServo.attach(9);
}

void loop() {
  int sensorValue = analogRead(sensorPin); // 读取传感器值
  int angle = map(sensorValue, 0, 1023, 0, 180); // 映射到角度
  myServo.write(angle);
  delay(15);
}

六、注意事项

1. 供电问题： 舵机在工作时会消耗较大的电流，可能超过Arduino的供电能力。建议使用外部电源供电，并确保地线相连。

2. 信号干扰： 长距离连接或环境干扰可能导致信号失真，影响舵机的控制精度。

3. 物理限制： 不要强制扭转舵机轴，避免损坏内部齿轮。

4. 初始化位置： 通电后，舵机可能会快速移动到初始位置，注意安全。

七、总结

通过上述方法，您可以在Arduino IDE环境下，灵活地使用SG90舵机进行各种控制。无论是简单的角度定位，还是复杂的多舵机协同，都可以通过合理的代码和电路连接实现。希望本指南能帮助您更好地掌握SG90舵机的使用。

控制接口理解

SG90舵机通过接收PWM信号来控制位置。PWM信号的脉宽指示舵机转角。理解脉宽调制的运作可以帮助更好掌握其控制机制。

提供详细解释

我正在解释PWM如何控制SG90伺服电机，现在正在关注详细的步骤和示例。

解析脉宽调制

对SG90舵机的脉宽调制进行了细致分析，解析了脉宽与舵机角度之间的关系，并提供了示例代码展示如何控制舵机。

解释PWM和SG90的工作原理

我正在解释脉宽调制（PWM）信号如何由SG90马达解读，举例不同的脉宽对应的角度，并提供生成PWM信号的代码示例，同时讨论控制SG90时的约束和考虑因素。

SG90舵机的PWM控制原理详解及案例

控制舵机位置

SG90舵机的PWM信号频率为50Hz，脉宽范围从0.5ms到2.5ms，分别对应从0°到180°的舵机位置。

设定周期与占空比

我正在设置PWM周期为20ms，并调整舵机的占空比，以控制舵机的转动角度。

SG90舵机的PWM控制原理详解及案例

一、PWM（脉宽调制）简介

1. 什么是PWM

PWM（Pulse Width Modulation，脉宽调制）是一种通过改变脉冲信号的宽度来传递信息或控制能量传输的技术。在PWM信号中，信号的周期（频率）保持不变，但每个周期内高电平持续的时间（脉宽）可以变化。

2. PWM信号的关键参数

• 周期（Period）： 一个完整的PWM信号的持续时间，通常以毫秒（ms）或微秒（μs）为单位。
• 频率（Frequency）： PWM信号每秒重复的次数，频率与周期互为倒数。
• 脉宽（Pulse Width）： 在一个周期内，高电平持续的时间。
• 占空比（Duty Cycle）： 脉宽与周期的比值，通常以百分比表示。

二、SG90舵机如何利用PWM控制

1. SG90舵机的控制信号要求

SG90舵机通过接收特定频率和脉宽的PWM信号来控制其轴的位置：

• 信号频率： 通常为50Hz（即周期为20ms）。
• 脉宽范围： 一般在0.5ms（500μs）到2.5ms（2500μs）之间。

2. 脉宽与舵机角度的关系

舵机根据接收到的脉宽来调整转轴的位置。通常，脉宽与角度的关系如下：

• 脉宽0.5ms（500μs）对应0°
• 脉宽1.0ms（1000μs）对应45°
• 脉宽1.5ms（1500μs）对应90°
• 脉宽2.0ms（2000μs）对应135°
• 脉宽2.5ms（2500μs）对应180°

注意： 实际上，对于SG90舵机，常用的脉宽范围为1ms到2ms，对应0°到180°。具体的脉宽与角度关系可能因舵机的生产厂家和型号而略有差异。

3. 工作原理

当舵机接收到持续的PWM信号时，内部的控制电路会测量每个周期内高电平的持续时间（即脉宽）。根据这个脉宽，舵机内部的电机驱动电路会调整电机的转动角度，使舵机轴转到对应的位置。

三、案例分析：如何通过PWM控制SG90舵机

案例1：使用writeMicroseconds()函数直接控制脉宽

#include <Servo.h>

Servo myServo;

void setup() {
  myServo.attach(9); // 将舵机连接到数字引脚9
}

void loop() {
  // 将舵机转到0°位置（脉宽1000μs）
  myServo.writeMicroseconds(1000);
  delay(1000);

  // 将舵机转到90°位置（脉宽1500μs）
  myServo.writeMicroseconds(1500);
  delay(1000);

  // 将舵机转到180°位置（脉宽2000μs）
  myServo.writeMicroseconds(2000);
  delay(1000);
}

解释：

• writeMicroseconds()函数允许我们直接指定PWM信号的脉宽，以微秒为单位。
• 通过设定不同的脉宽，我们可以精确控制舵机的转动角度。

案例2：自定义PWM信号，不使用Servo库

如果想深入理解PWM如何控制舵机，可以尝试手动生成PWM信号。

int servoPin = 9;

void setup() {
  pinMode(servoPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  // 生成脉宽为1000μs的PWM信号，舵机转到0°
  digitalWrite(servoPin, HIGH);
  delayMicroseconds(1000);
  digitalWrite(servoPin, LOW);
  delay(19); // 补足周期至20ms

  // 等待1秒
  delay(1000);

  // 生成脉宽为1500μs的PWM信号，舵机转到90°
  digitalWrite(servoPin, HIGH);
  delayMicroseconds(1500);
  digitalWrite(servoPin, LOW);
  delay(18.5); // 补足周期至20ms

  // 等待1秒
  delay(1000);

  // 生成脉宽为2000μs的PWM信号，舵机转到180°
  digitalWrite(servoPin, HIGH);
  delayMicroseconds(2000);
  digitalWrite(servoPin, LOW);
  delay(18); // 补足周期至20ms

  // 等待1秒
  delay(1000);
}

解释：

• 手动控制引脚的高低电平，生成特定脉宽的PWM信号。
• 由于舵机需要持续的PWM信号来保持位置，实际应用中需要在循环中不断发送信号。

案例3：平滑转动舵机

通过逐渐改变脉宽，实现舵机的平滑转动。

#include <Servo.h>

Servo myServo;

void setup() {
  myServo.attach(9);
}

void loop() {
  // 从0°逐渐转到180°
  for(int pulseWidth = 1000; pulseWidth <= 2000; pulseWidth += 10) {
    myServo.writeMicroseconds(pulseWidth);
    delay(20); // 控制转动速度
  }
  // 从180°逐渐转回0°
  for(int pulseWidth = 2000; pulseWidth >= 1000; pulseWidth -= 10) {
    myServo.writeMicroseconds(pulseWidth);
    delay(20);
  }
}

解释：

• 通过在循环中逐步增加或减少脉宽，舵机会以较平滑的方式转动。
• delay(20); 控制了每次脉宽调整的间隔，从而影响转动速度。

四、深入理解PWM控制SG90舵机

1. 脉宽与角度的线性关系

对于SG90舵机，脉宽与角度之间近似为线性关系，可以使用以下公式进行计算：

脉宽（μs）= 1000μs + (角度 / 180°) * 1000μs

示例： 需要舵机转到45°位置：

脉宽 = 1000μs + (45° / 180°) * 1000μs = 1250μs

2. 实际应用中的脉宽范围

• 虽然理论上脉宽范围是1000μs到2000μs，但实际中可能需要稍作调整。
• 建议在实际使用时测试舵机的最小和最大脉宽，以确定其实际响应范围。

3. PWM信号的持续性

• 舵机需要持续的PWM信号来保持位置。
• 如果PWM信号中断，舵机可能会松动或返回到默认位置。
• 确保PWM信号的频率和脉宽稳定，对于舵机的精确控制至关重要。

4. PWM信号的生成方式

• 使用Servo库： 简化了PWM信号的生成和管理，适合大多数应用场景。
• 手动生成PWM信号： 适用于需要深入控制或理解PWM工作原理的场景。

五、更多案例

案例4：利用map()函数实现角度到脉宽的转换

#include <Servo.h>

Servo myServo;

void setup() {
  myServo.attach(9);
}

void loop() {
  for(int angle = 0; angle <= 180; angle += 1) {
    int pulseWidth = map(angle, 0, 180, 1000, 2000);
    myServo.writeMicroseconds(pulseWidth);
    delay(15);
  }
  for(int angle = 180; angle >= 0; angle -= 1) {
    int pulseWidth = map(angle, 0, 180, 1000, 2000);
    myServo.writeMicroseconds(pulseWidth);
    delay(15);
  }
}

解释：

• 使用map()函数将角度映射到对应的脉宽。
• 实现了舵机在0°到180°之间的平滑转动。

案例5：通过串口输入角度，舵机转到指定位置

#include <Servo.h>

Servo myServo;

void setup() {
  myServo.attach(9);
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("请输入0到180之间的角度值：");
}

void loop() {
  if (Serial.available() > 0) {
    int angle = Serial.parseInt();
    if (angle >= 0 && angle <= 180) {
      int pulseWidth = map(angle, 0, 180, 1000, 2000);
      myServo.writeMicroseconds(pulseWidth);
      Serial.print("舵机已转到：");
      Serial.print(angle);
      Serial.println("°");
    } else {
      Serial.println("请输入有效的角度（0-180）");
    }
  }
}

解释：

• 通过串口输入角度值，程序将其转换为脉宽并控制舵机转动。
• 进一步理解角度、脉宽和舵机位置之间的关系。

六、注意事项

1. 供电问题： 舵机工作时可能需要较大的电流，建议使用外部电源供电，并确保Arduino的GND与外部电源的GND相连。

2. 信号稳定性： 确保PWM信号的频率和脉宽稳定，避免因信号不稳定导致舵机抖动或误动作。

3. 舵机保护： 不要强制旋转舵机轴，避免损坏内部齿轮和电机。

4. 脉宽限制： 避免超出舵机的脉宽范围，超出范围可能导致舵机无法响应或损坏。

七、总结

通过以上详解，我们了解到：

• PWM信号的脉宽直接决定了SG90舵机的转动角度。
• 舵机需要持续的、稳定的PWM信号来保持其位置。
• 通过调整脉宽，可以实现对舵机的精确控制。

希望这些案例和解释能帮助您更深入地理解PWM如何控制SG90舵机。在实际项目中，您可以根据需要调整脉宽和控制方式，实现丰富的功能。

调整SG90舵机启动

我正在探讨如何使SG90舵机每次启动时返回0度位置，然后再执行其他动作。这涉及初始化舵机并设置PWM信号。

设定电机初始位置

电机的起始位置设置至0度，并允许其平稳移至该位置。

如何设置SG90舵机在每次启动时先回到0度位置，然后再执行其他动作

要使SG90舵机在每次启动时先回到0度位置，然后再执行其他动作，可以在Arduino代码的setup()函数中添加指令，让舵机在初始化时先移动到0度的位置。下面是详细的步骤和代码示例。

一、原理说明

• 在setup()函数中控制舵机回到0度位置： Arduino的setup()函数是在程序开始时只执行一次的函数，非常适合用于初始化设备。
• 延时等待舵机移动完成： 为了确保舵机有足够的时间移动到0度位置，可以在指令后添加delay()函数。

二、代码示例

示例：舵机启动时回到0度

#include <Servo.h>

Servo myServo; // 创建Servo对象

void setup() {
  myServo.attach(9);     // 连接舵机到数字引脚9
  myServo.write(0);      // 将舵机转到0°
  delay(500);            // 等待0.5秒，确保舵机移动完成
}

void loop() {
  // 在这里添加其他动作代码
  myServo.write(90);     // 将舵机转到90°
  delay(1000);
  myServo.write(180);    // 将舵机转到180°
  delay(1000);
  myServo.write(90);     // 将舵机转回90°
  delay(1000);
}

解释：

• myServo.write(0); 在setup()函数中，舵机在启动时被指令转到0度位置。
• delay(500); 给舵机提供500毫秒的时间来完成移动，时间长度可以根据需要调整。
• loop()函数中，舵机执行其他的动作。

示例：舵机启动时平滑回到0度

如果希望舵机以较平滑的方式回到0度，可以在setup()函数中使用循环逐步调整角度。

#include <Servo.h>

Servo myServo;

void setup() {
  myServo.attach(9);

  // 假设舵机上次停留在未知角度，从90°开始平滑移动到0°
  for (int angle = 90; angle >= 0; angle--) {
    myServo.write(angle);
    delay(15); // 控制转动速度
  }
}

void loop() {
  // 其他动作
}

注意：

• 初始角度的假设： 由于舵机无法知道上次停留的角度，我们需要假设一个起始角度。
• 平滑过渡： 使用循环和短暂的延时，使舵机缓慢移动，减少冲击。

三、实际应用中的考虑

1. 舵机上次的位置

• 未知的初始位置： 如果舵机在断电前的位置未知，直接发送myServo.write(0);可能导致舵机快速移动，产生冲击。
• 解决方法： 可以在启动时逐步扫描角度，或者通过外部传感器（如限位开关）检测舵机位置。

2. 延时的设置

• 延时时间： 需要根据舵机的转动速度和角度差来设置足够的延时时间，确保舵机有足够的时间完成移动。
• 避免阻塞： 如果项目需要在启动时立即执行其他任务，可以考虑使用非阻塞的方式控制舵机。

3. 舵机的初始化

• detach()和attach()函数： 在不需要控制舵机时，可以使用detach()释放引脚，减少电流消耗。
• 初始化位置保存： 如果项目允许，可以在断电前记录舵机的位置，在下次启动时读取。

四、改进的代码示例

使用非阻塞方式控制舵机回到0度

#include <Servo.h>

Servo myServo;
int currentAngle = 90;    // 假设舵机开始时在90°
int targetAngle = 0;      // 目标角度为0°
unsigned long previousMillis = 0;
const long interval = 15; // 时间间隔

void setup() {
  myServo.attach(9);
}

void loop() {
  unsigned long currentMillis = millis();

  // 在启动后的前2秒内，将舵机从currentAngle移动到targetAngle
  if (currentMillis - previousMillis >= interval && currentMillis <= 2000) {
    previousMillis = currentMillis;
    if (currentAngle > targetAngle) {
      currentAngle--;
      myServo.write(currentAngle);
    }
  } else if (currentMillis > 2000) {
    // 开始执行其他动作
    myServo.write(90);   // 示例动作
    delay(1000);
    myServo.write(180);
    delay(1000);
    myServo.write(90);
    delay(1000);
  }
}

解释：

• 非阻塞控制： 使用millis()函数实现非阻塞的时间控制，避免delay()函数的阻塞效果。
• 平滑移动： 每隔interval毫秒调整一次角度，使舵机缓慢移动到0度。
• 启动后执行其他动作： 在舵机移动完成后（2秒后），开始执行loop()中的其他动作。

五、总结

• 在setup()函数中设置舵机初始位置： 可以确保每次启动时舵机都从已知位置开始，便于后续控制。
• 考虑舵机的物理特性： 直接快速移动到0度可能会对舵机或连接的机械结构造成冲击，建议使用平滑的方式移动。
• 调整延时和速度： 根据项目需求和舵机特性，调整延时和角度变化步长，实现最佳效果。

希望以上内容能帮助您实现SG90舵机在每次启动时先回到0度的位置，然后再执行其他动作。