基于STM32的SG90舵机实验含代码（HAL库）

基于STM32的SG90舵机模块实验，采用HAL库实现，方便二次开发。（文章结尾有代码）

混分巨兽龙某某

7443人浏览 · 2022-07-16 22:53:50

混分巨兽龙某某 · 2022-07-16 22:53:50 发布

前言：本篇文章为HAL库下的SG90舵机实验，舵机的使用是很常见的。其工作原理（PWM调节）与编程实现也是十分简单。作为智能小车的前轮控制，无人船的方向控制等，都离不开舵机的身影，对于这个简单的模块希望大家可以掌握。（文章末尾有实验代码）

实验硬件：STM32F103C8T6；SG90舵机

硬件实物图：

效果图：

引脚连接：

VCC --> 5V

GND --> GND

PWM（信号线） --> PA0

一、SG90舵机模块简介

舵机是一种位置（角度）伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。在高档遥控玩具，如飞机、潜艇模型，遥控机器人中已经得到了普遍应用。

“伺服”—词源于希腊语“奴隶”的意思。人们想把“伺服机构”当个得心应手的驯服工具，服从控制信号的要求而动作。在讯号来到之前，转子静止不动；讯号来到之后，转子立即转动；当讯号消失，转子能即时自行停转。由于它的“伺服”性能，因此而得名——伺服系统。

舵机分类：

模拟舵机：需要不断地发送目的地PWM信号，才能旋转到指定位置。例如：我现在让它旋转90度，我就需要不断的发送90度的PWM信号直到到达指定位置才能停止。（我们使用的SG90就是一个模拟舵机）
数字舵机：只需给一个目的地PWM信号，即可旋转到指定位置。例如：我现在让它旋转90度，我只需要发送一次90度的PWM信号，它就可以旋转到90度。

PWM信号：PWM，英文名Pulse Width Modulation，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（包含形状以及幅值），对模拟信号电平进行数字编码，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，例如方波的占空比就是50%.

外观：

实物接线：

二、舵机工作原理

舵机的控制一般需要一个20ms左右（50Hz）的时基脉冲，该脉冲的高电平部分一般为0.5ms-2.5ms范围内的角度控制脉冲部分，总间隔为2ms。以180度角度伺服为例，那么对应的控制关系是这样的：

角度与脉冲时间关系
##############################################################
    0.5MS    1.0MS    1.5MS    2.0MS    2.5MS
     0°       45°      90°      135°     180°
##############################################################

特别注意：市面上有180°舵机和360°舵机，两者有所区别，读者朋友购买的时候需要注意一下。

180°舵机版本：可以控制旋转角度、有角度定位。上电后舵机自动复位到0°,通过一定参数的脉冲信号控制它的角度。

360°舵机版本：不可控制角度，只能顺时针旋转、逆时针旋转、停止、调节转速。无角度定位，上电不会复位到0°。因为这是360°任意旋转的，没有0。通过一定参数的脉冲信号控制它的选择。

编程思路：读者朋友控制舵机的时候，只需要使用定时器去产生PWM调节。用PWM调节出对应ms数的脉冲即可实现对舵机的固定角度控制。

三、CubexMX配置

1、RCC配置外部高速晶振（精度更高）——HSE；

2、SYS配置：Debug设置成Serial Wire（否则可能导致芯片自锁）；

3、TIM2配置：使用TIM2的Channel1产生PWM信号（控制SG90）；

数据参数意义：

此时产生PWM波形频率：72M / (719 +1)/ (1999+1) = 50Hz

定时器周期：1/50 = 20ms

4、时钟树配置：

5、工程配置

四、代码

main函数:


int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */
 
  /* USER CODE END 1 */
 
  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
 
  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();
 
  /* USER CODE BEGIN Init */
 
  /* USER CODE END Init */
 
  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();
 
  /* USER CODE BEGIN SysInit */
 
  /* USER CODE END SysInit */
 
  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_TIM2_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  HAL_TIM_PWM_Start(&htim2,TIM_CHANNEL_1);//***定时器2初始化
  /* USER CODE END 2 */
 
  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  { 
      int i=1000; //循环时间间隔1s
      
      //★舵机指向0°
      __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2,TIM_CHANNEL_1,50); //相当于一个周期内（20ms）有0.5ms高脉冲
      HAL_Delay(i);
      //★舵机指向180°
      __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2,TIM_CHANNEL_1,250); //相当于一个周期内（20ms）有2.5ms高脉冲
      HAL_Delay(i);
 
    /* USER CODE END WHILE */
 
    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

注意事项：

模拟舵机SG90的使用就是利用PWM的计数数值去控制舵机所指的角度。

通过修改句柄__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2,TIM_CHANNEL_1,value)里的参数value可以实现舵机角度控制。