Arduino控制舵机详解（含代码）

Arduino控制舵机详解（含代码）

舵机是一种位置（角度）伺服的驱动器，在需要角度不断变化并可以保持的控制系统中应用广泛。本文将详细介绍如何使用Arduino控制舵机，包括硬件电路连线、三个具体项目（舵机来回转动、光控舵机、串口控制舵机和LED灯）的实现方法以及相关函数的解释。

1. 舵机简介

舵机是一种位置（角度）伺服的驱动器。舵机只是一种通俗的叫法，其实质是一个伺服马达。在需要角度不断变化并可以保持的控制系统中应用广泛。如遥控机械人、飞机模型等。
舵机的转动角度为0~180°，其内部结构包括电机，控制电路和机械结构三部分。电机有三根线引出，分别接VCC、GNG和信号线。主要有两种引出线的格式：
2. 棕、红、橙（棕色连接GND、红色连接VCC、橙色连接信号);
3. 红、黑、黄（红色连接VCC、黑色连接GND、黄色连接信号)。

图1 舵机实物图

2 硬件电路连线

Arduino 功能 舵机 功能
VCC 正极 红色 正极
GND 负极 棕色 负极
D9(PWM) 数字引脚(PWM) 橙色（信号传输） 信号输入

3 项目：舵机来回转动

实现功能：舵机0~180°来回转动。

3.1 控制代码

  
#include <Servo.h>            //加载文件库
int pos = 0;
Servo myservo;
void setup()
{
  myservo.attach(9, 500, 2500);          //修正脉冲宽度
}
void loop()
{
  for (pos = 0; pos <= 180; pos += 1) {       //pos+=1等价于pos=pos+1
    myservo.write(pos);
    delay(15);     
  }
  for (pos = 180; pos >= 0; pos -= 1) {
    myservo.write(pos);
    delay(15);      
  }
}  

3.2 仿真结果

图2 舵机连线及仿真图

4 项目2：光控舵机

实现功能：随着光照强度增加，舵机跟着转动。A0产生的模拟值大于500时，内置的13引脚的可编程LED发光。

4.1 硬件电路连线

Arduino 功能 舵机 功能
VCC 正极 红色 正极
GND 负极 棕色 负极
D9(PWM) 数字引脚(PWM) 橙色（信号传输） 信号输入
A0 模拟接口(光敏电阻)

4.2 控制代码

  
#include <Servo.h>
const int sensorPin = A0;       
int led=13;         
int pos = 0;
Servo myservo;//创建舵机对象
void setup(){
  myservo.attach(9, 500, 2500);
  pinMode(led,OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
}
void loop(){
  int val=analogRead(sensorPin);
  if(val>500){
    digitalWrite(led,HIGH);
  }
  else{
    digitalWrite(led,LOW);
  }
  
  int yp=map(val,0,1023,0,180);
    //数值转换，将[0,1023]产生的模拟值转换成[0,180]中的值
  Serial.println(yp);
  myservo.write(yp);
  delay(10);
}  

4.3 仿真结果

图4 光控舵机仿真

5 项目3：串口控制舵机和内置LED灯

实现功能如下：
串口输入2，led点亮，同时串口打印“ON”，舵机转动到90°。
串口输入4，led熄灭，同时串口打印“OFF”，舵机转动到180°

  
#include <Servo.h>
int led4=4;       
 
int led=13;         
Servo myservo;//创建舵机对象
 
void setup(){
  myservo.attach(9, 500, 2500);
  pinMode(led,OUTPUT);
  pinMode(led4,OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
}
 
void loop(){
  if(Serial.available()>0){
    char c=Serial.read();
    if(c=='2'){
      digitalWrite(led,HIGH);
      digitalWrite(led4,HIGH);
      myservo.write(90);
      Serial.println("ON");
    }
    else if(c=='4'){
      digitalWrite(led,LOW);
      digitalWrite(led4,LOW);
      myservo.write(180);
      Serial.println("OFF");
    }
  }
}
  

5.1 仿真结果

图4 串口控制舵机仿真

6 用到的函数解释

2. Serial.begin()是串口初始化函数，设置传输速率。
3. Serial.println()与Serial.print()的区别在于前者具备换行功能，后者不具备。
4. Servo.h是舵机库文件，直接在Aruidno IDE中可以加载。
5. Servo myservo为创建对象，本质就是一个名称，myservo可自己命名。
6. myservo.attach(9)表示控制舵机的引脚。
7. myservo.write(45)表示舵机旋转到45°的位置，而不是旋转了45°。
8. map()函数的使用率比较高，将某一区间的值转换为另外区间的值。
   语法格式为： val =map(value, fromLow, fromHigh, toLow, toHigh);
   val，value为同类型变量，fromHigh与fromLow为变量a的最大与最小值，toHigh与toLow为val变量的最大与最小值。map()函数根据范围比例即可将某一区间的值缩放至另外区间的值，并将值赋予val。