Arduino舵机控制入门教程

舵机是一种常见的执行器，能够精确控制旋转角度，广泛应用于机器人、模型控制等领域。本教程将带你学习如何使用Arduino控制舵机。

1. 所需材料

• Arduino开发板（如UNO）
• 舵机（常见型号：SG90）
• 面包板与跳线

2. 舵机基础知识

舵机组成：

• 直流电机
• 减速齿轮组
• 角度传感器（电位器）
• 控制电路

工作原理：

• 通过PWM（脉冲宽度调制）信号控制角度
• 标准PWM频率：50Hz（周期20ms）
• 脉冲宽度对应角度：
  • 0.5ms → 0°
  • 1.5ms → 90°
  • 2.5ms → 180°

3. 电路连接

舵机引脚说明（通常有三种颜色）：

1. 棕色/黑色：GND（接地）
2. 红色：VCC（电源，通常接5V）
3. 橙色/黄色：信号（接Arduino数字引脚）

电路连接图：

Arduino      舵机
+5V   ─────── 红色(VCC)
GND  ─────── 棕色(GND)
D9   ─────── 橙色(信号)

4. 安装Servo库

在Arduino IDE中安装Servo库：

1. 打开Arduino IDE
2. 点击「工具」→「管理库」
3. 搜索「Servo」并安装

5. 基础控制代码

下面是一个简单的舵机控制程序，让舵机在0°-180°之间往复转动：

#include <Servo.h>  // 引入舵机控制库

Servo myServo;      // 创建舵机对象
const int servoPin = 9;  // 定义信号引脚
int angle = 0;      // 当前角度值

void setup() {
  myServo.attach(servoPin);  // 初始化舵机连接
}

void loop() {
  // 从0°旋转到180°
  for (angle = 0; angle <= 180; angle += 1) {
    myServo.write(angle);  // 设置舵机角度
    delay(15);             // 等待舵机转动到位
  }
  
  // 从180°旋转回0°
  for (angle = 180; angle >= 0; angle -= 1) {
    myServo.write(angle);
    delay(15);
  }
}

6. 代码解释

1. 库和变量定义：

   • Servo.h：舵机控制核心库
   • myServo：创建舵机对象
   • servoPin：信号引脚D9
   • angle：存储当前角度值

2. setup() 函数：

   • myServo.attach(servoPin)：初始化舵机连接，指定信号引脚

3. loop() 函数：

   • myServo.write(angle)：设置舵机角度（0-180°）
   • delay(15)：延时15ms，确保舵机有足够时间转动到指定位置

7. 进阶控制：使用电位器调节角度

下面的代码使用电位器作为输入设备，实时控制舵机角度：

#include <Servo.h>

Servo myServo;
const int servoPin = 9;
const int potPin = A0;  // 电位器连接引脚

void setup() {
  myServo.attach(servoPin);
  Serial.begin(9600);  // 初始化串口通信（可选）
}

void loop() {
  // 读取电位器值（0-1023）
  int potValue = analogRead(potPin);
  
  // 将电位器值映射到舵机角度范围（0-180°）
  int angle = map(potValue, 0, 1023, 0, 180);
  
  // 设置舵机角度
  myServo.write(angle);
  
  // 打印当前角度（可选）
  Serial.print("Potentiometer: ");
  Serial.print(potValue);
  Serial.print("  →  Angle: ");
  Serial.println(angle);
  
  delay(50);  // 短暂延时，稳定读取
}

8. 常见问题

1. 舵机抖动或不转动：

   • 检查电源是否稳定（舵机电流需求较大，建议使用外部电源）
   • 确认信号引脚连接正确
   • 尝试降低转动速度（增加delay()时间）

2. 角度控制不准确：

   • 部分舵机实际转动范围可能小于180°
   • 使用myServo.writeMicroseconds()进行更精确的控制（范围500-2500μs）

3. 舵机发出噪音：

   • 可能是供电不足导致
   • 添加电容滤波（在舵机电源引脚并联100μF电容）

9. 安全注意事项

• 避免长时间让舵机处于极限位置（0°或180°）
• 控制频率不要过高，避免舵机过热
• 若使用多个舵机或大功率舵机，需使用外部电源

总结

通过本教程，你学会了：

1. 舵机的基本连接方法
2. 使用Servo库控制舵机角度
3. 通过电位器实现实时控制
4. 处理常见问题和安全注意事项

舵机是机器人项目中常用的执行器，掌握它的控制方法后，你可以尝试制作机械臂、云台、自动门等更复杂的项目！