STM32控制SG90舵机：硬件连接与程序设计详解

STM32控制SG90舵机：硬件连接与程序设计详解

引用

CSDN

1.

https://m.blog.csdn.net/qq_50749196/article/details/145636471

本文将详细介绍如何使用STM32F103C8T6微控制器控制SG90舵机。通过硬件连接、PWM信号配置、代码实现等步骤，帮助读者掌握舵机控制的基本原理和具体实现方法。

前言

STM32F103C8T6是一款性价比极高的ARM Cortex-M3内核微控制器，广泛应用于嵌入式开发。SG90舵机则是小型舵机的代表，常用于机器人、智能家居等场景。本文将通过硬件连接、PWM信号配置、代码实现等步骤，详细讲解如何用STM32F103C8T6控制SG90舵机。

视频讲解链接：
STM32之SG90舵机教学（附源码）

一、硬件准备与接线

1.1 硬件清单

1.2 接线

注意：若需驱动多个舵机，建议使用独立电源供电，避免STM32板载电源过载。

二、 SG90舵机简介

1.1 外观

1.2 基本参数

1.3 引脚说明

SG90舵机通常有3根线

• 棕色线（GND）：接地。
• 红色线（VCC）：接电源（4.8V-6V）。
• 橙色线（信号线）：接收PWM信号控制角度。

1.4 控制原理

PWM信号控制：

• 信号周期：20ms（50Hz）。
• 脉冲宽度：0.5ms - 2.5ms，对应角度0° - 180°。

1.5 特点

优点：

• 体积小、重量轻：适合空间受限的项目。
• 价格低廉：成本低，适合批量使用。
• 易于控制：标准PWM信号接口，兼容性强。

缺点：

• 扭矩较小：仅适合轻负载场景。
• 塑料齿轮易磨损：长时间高负载工作可能导致损坏。

1.6 常见问题

1）舵机抖动或不转动：

• 检查电源电压是否足够。
• 检查PWM信号是否正确。

2） 舵机发热严重：

• 检查是否超负荷运行。
• 确保转动范围内无机械卡阻。

3） 角度不准确：

• 校准PWM信号脉冲宽度。
• 检查舵机齿轮是否磨损。

三、 单片机简介

STM32F103C8T6最小系统板：

本文使用的开发板为STM32F103C8T6最小系统板，SG90舵机使用到的引脚为PB0引脚。

四、 程序设计

4.1 定时器配置

使用 TIM3的通道3（PB0）生成PWM，步骤如下：

1. 时钟配置：

• 系统时钟设为72MHz（默认配置）。
• APB1总线预分频系数为2。
• TIM3时钟源为APB1总线（36*2=72MHz）。

2. 定时器参数计算：

• PWM频率：50Hz → 周期20ms 。
• 预分频值（PSC）：72MHz / (719 + 1) = 1MHz → 每个计数周期10μs。
• 自动重装载值（ARR）：20,000μs / 10μs = 2000 → ARR = 1999（从0计数）。

3. 脉冲宽度计算（以90°为例）：

• 1.5ms = 1500μs → 占空比 = 1500 / 20000 = 7.5%。
• 比较寄存器（CCR）：2000 * 7.5% = 150 → CCR = 150 - 1 = 149 。

定时器初始化代码如下：

void SG90_PWM_Init(u16 arr, u16 psc)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
    TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
    // 使能定时器TIM3时钟，注意TIM3时钟为APB1，而非APB2
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
    // 使能PWM输出GPIO口时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;       // 定时器TIM3的PWM输出通道3，TIM3_CH3
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; // 复用推挽输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); // 初始化GPIO

    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr;//自动重装值
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //时钟预分频数
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//TIM向上计数模式
    TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //初始化TIM3

    //初始化TIM3_CH3的PWM模式
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
    TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
    TIM_OC3Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);
    TIM_OC3PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);//使能通道的预装载寄存器

    TIM_ARRPreloadConfig(TIM3, ENABLE); //使能重装寄存器
    TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);//使能定时器TIM3，准备工作 
}

初始化参数如下：

SG90_PWM_Init(1999,719);  //初始化舵机

4.2 角度控制函数

将角度转换为对应的占空比，角度最大为180° 。

void SG90_Set_Angle(uint8_t angle)
{
    if (angle > 180)
        angle = 180;
    uint16_t duty = 10 * (angle + 45) / 9; // 角度转化为占空比
    TIM_SetCompare3(TIM3, duty); // 设置占空比    
}    

4.3 主函数调用

SG90_Set_Angle(0);  //占空比2.5%，0度
delay_ms(1000);
SG90_Set_Angle(90);  //占空比7.5%，90度
delay_ms(1000);  

五、 总结

通过STM32F103C8T6的定时器PWM功能，可精准控制SG90舵机角度。关键在于正确配置定时器的预分频值和自动重装载值，并合理映射角度到脉宽。本方案成本低、可靠性高，适合机器人、智能家居等应用场景。