Arduino从零开始(2)——控制舵机与步进电机

0.前言

本文主要介绍通过Arduino控制舵机，步进电机以及循环的使用

目录

0.前言

1.介绍

2.Arduino控制舵机：

2.1方法一

2.2方法二

3.Arduino控制步进电机

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1.介绍

对于Arduino控制舵机的方法是通过其输出PWM信号来实现控制的。这里所谓的PWM信号其本质上就是脉冲信号。而对于步进电机的控制，则是通过输出脉冲信号来实现控制的。这两者有怎样的区别，首先要理解什么是PWM信号——是脉冲宽度调制缩写，它是通过对一系列脉冲的宽度进行调制，等效出所需要的波形。也就是说通过调节占空比的变化来调节信号、能量等的变化，占空比就是指在一个周期内，信号处于高电平的时间占据整个信号周期的百分比。简而言之，对于角度的控制，舵机的核心是在脉冲的频率上，而步进电机则是在脉冲个数上。

2.Arduino控制舵机：

这里总共会介绍两种方法来控制舵机，方法一是简单的使用其自带的库来实现控制。方法二是我们以原理出发，直接通过脉冲来控制舵机。舵机的话就是普通实验用的。

2.1方法一

接线图：

代码 ：

#include 
Servo myservo;
void setup()
{
 myservo.attach(2);//定义PWM输出的引脚
}
 
void loop()
{
 myservo.write(90); //写出输出角度
 delay(1000);
 myservo.write(0); 
 delay(1000); 
}

 

效果如下：

 

说明：

1.以上代码是最简形式，通过使用Arduino所自带的Servo.h库来实现，效果为转90°延迟1s转回0°。唯一要注意的就是myservo.write中的值直接是角度值，一般的范围就是0~180°，也有360°的舵机可以使用。

2.对于舵机的控制我们发现该库并没有对速度的控制。就步进电机而言是通过频率来控制速度，而舵机是拿频率来控制角度。故对于速度的控制可以采用微分化来实现，简而言之就是把目标角度分成多段行走，并控制每段的时间来实现。这里分段最小单位可以采取1°，代码如下：

#include 
Servo myservo;
void setup()
{
	myservo.attach(2);
}
 
void loop()
{
  for(int i=0;i<90;i++){
   myservo.write(i);
   delay(1);
  }
  delay(2000);
  for(int i=90;i>0;i--){
   myservo.write(i);
   delay(50);
  }
  delay(2000);
}

效果如下：

 对比之前，我们就能发现，由0到90°是快速，在由90到0°就变成慢速了。

3.说明2中出现了for循环，for语句用于重复执行被花括号包围的语句块。一个增量计数器通常被用来递增和终止循环。for语句对于任何需要重复的操作是非常有用的。常常用于与数组联合使用以收集数据/引脚。for循环的头部有三个部分：

for (初始化部分; 条件判断部分; 数据递增部分) {
//语句块
。。。
}
初始化部分被第一个执行，且只执行一次。每次通过这个循环，条件判断部分将被测试;如果为真，语句块和数据递增部分就会被执行,然后条件判断部分就会被再次测试，当条件测试为假时，结束循环。

2.2方法二

回归到PWM的定义上，是通过调节占空比的变化来调节角度。也就是其控制需要Arduino产生一定量的脉冲信号，以0.5ms到2.5ms的高电平来控制舵机的角度。对于180°的舵机而言，其对应关系如下：

0.5ms=500us-------------0度
1.0ms=1000us------------45度
1.5ms=1500us------------90度
2.0ms=2000us-----------135度
2.5ms=2500us-----------180度

因此我们可以通过for循环函数，控制普通数字引脚端口高低电平的变化，直接实现控制舵机。

接线图与方法1一样，代码如下：

void setup()
{
  pinMode(2,OUTPUT);
  for(int i=0;i<=80;i++){
  	digitalWrite(2,HIGH);
  	delayMicroseconds(2500);//旋转180度
    digitalWrite(2,LOW);
    delay(100);
  }
}
 
void loop()
{
 
}

效果如下：

说明：

1.这里for循环次数(脉冲输出的个数)也会直接影响舵机的旋转的角度。当循环次数不够时，角度也会走不到需要的位置，但次数过多到不会影响其最后的角度，次数合适即可。

2.for循环中的第二个延时dely(100);这里可以直接完成对速度的控制。

3.Arduino控制步进电机

以带驱动器的57型步进电机为例：

驱动器端接线如下：

 备注：这里Arduino采用的是nano，如果是uno也可一样的接。引脚上数字引脚与模拟引脚都无所谓，模拟引脚也能当数字引脚用。

代码如下：

void setup()
{
  pinMode(A1,OUTPUT);
  pinMode(A2,OUTPUT);
  digitalWrite(A2,HIGH);//设定电机旋转方向
  for(int i=0;i<=80;i++){//走80个脉冲
  	digitalWrite(A1,HIGH);
  	delayMicroseconds(500);
    digitalWrite(A1,LOW);
    delayMicroseconds(500);
    }
}
 
void loop()
{
 
}

另外关于步进电机的进阶使用，可以参考我另外的文章：

Arduino 控制多轴步进电机，基于SPI通信

Arduino 控制多轴步进电机，基于RS485串口通信