PWM 型号舵机控制方法！

一、PWM 舵机控制原理

PWM 舵机的核心是脉冲宽度与旋转角度的对应关系：

舵机接收周期性的 PWM 信号（通常周期为 20ms，即频率 50Hz），信号由高电平（有效电平）和低电平组成。

高电平的持续时间（脉冲宽度）决定舵机的旋转角度：

标准脉冲宽度范围：0.5ms ~ 2.5ms（部分舵机可能略有差异，需参考手册）。

对应角度：通常 0.5ms 对应 0°，1.5ms 对应中间位置（如 90°），2.5ms 对应最大角度（如 180°）。

线性关系：角度与脉冲宽度成线性比例，例如 1ms 对应 30°，2ms 对应 150°（具体需根据舵机量程校准）。

二、关键控制参数

控制 PWM 舵机需明确以下核心参数，参数错误可能导致舵机无响应或损坏：

参数	标准值范围	说明
信号周期	20ms（±1ms）	即频率 50Hz（1/0.02s），部分舵机支持宽范围周期（如 10ms~30ms）。
脉冲宽度	0.5ms ~ 2.5ms	决定旋转角度，超出范围可能导致舵机卡顿或过载。
工作电压	3.3V ~ 6V（常见）	需匹配舵机额定电压，过高易烧毁电机，过低则扭矩不足。
控制信号电平	3.3V 或 5V	需与控制器（如单片机）输出电平兼容，不匹配时需加电平转换模块。

三、硬件连接方法

PWM 舵机通常有 3 根线（电源、地、信号线），连接需区分正负极和信号方向：

接线定义（常见颜色，以舵机手册为准）：

红线：电源正极（VCC），接控制器或外部电源的正极（如 5V）。

棕线 / 黑线：电源负极（GND），接控制器和电源的地，需共地。

黄线 / 橙线：信号线（PWM IN），接控制器的 PWM 输出引脚（如单片机的 GPIO 或专用 PWM 口）。

供电注意事项：

小扭矩舵机（如 10kg 以下）可直接由控制器（如 Arduino）5V 引脚供电；

大扭矩舵机（如 50kg 以上）需外接独立电源，避免控制器供电不足导致重启或损坏。

四、软件控制逻辑（以常见场景为例）

1. 基础控制流程

初始化：设置控制器的 PWM 输出引脚，配置频率为 50Hz（周期 20ms）。

输出脉冲：根据目标角度计算对应脉冲宽度，通过 PWM 函数输出信号。

保持角度：持续输出该脉冲信号，舵机会稳定在目标角度；停止信号后舵机可能因外力偏移。

2. 角度与脉冲宽度换算公式

若舵机最大角度为 θ_max（如 180°），则目标角度 α 对应的脉冲宽度 P 计算为：P=0.5ms+(θmax​α​)×(2.5ms−0.5ms)
例如：180° 舵机，目标角度 90° 时：P=0.5+(90/180)×2=1.5ms

3. 代码示例（以 Arduino 为例）

Arduino 通过Servo库简化 PWM 控制，无需手动配置频率：

cpp

运行

 

#include < Servo.h >  // 引入舵机库  
Servo myservo;      // 创建舵机对象  
int angle = 0;      // 目标角度  

void setup() {  
  myservo.attach(9); // 将舵机信号线接数字引脚9  
}  

void loop() {  
  // 从0°转到180°，每次停留1秒  
  for (angle = 0; angle <= 180; angle += 1) {  
    myservo.write(angle);  // 输出对应角度的PWM信号  
    delay(15);            // 延迟等待舵机转动到位  
  }  
  delay(1000);  

  // 从180°转回0°  
  for (angle = 180; angle >= 0; angle -= 1) {  
    myservo.write(angle);  
    delay(15);  
  }  
  delay(1000);  
}  

 

4. 无库直接控制（手动生成 PWM）

若控制器无专用舵机库，可通过 GPIO 模拟 PWM 信号（以 51 单片机为例）：

c

运行

 

// 假设P3.0为信号输出引脚，周期20ms，脉冲宽度1.5ms（中间位置）  
void servo_control() {  
  P3_0 = 1;       // 高电平开始  
  delay_us(1500); // 脉冲宽度1.5ms（需精确延时函数）  
  P3_0 = 0;       // 低电平  
  delay_ms(18);   // 补充周期至20ms（20ms - 1.5ms = 18.5ms，取近似值）  
}  

void main() {  
  while(1) {  
    servo_control(); // 持续输出信号，舵机保持中间位置  
  }  
}  

 

五、进阶控制技巧

角度校准：

部分舵机实际角度与理论值有偏差，可通过实测调整脉冲宽度：例如目标 90° 时，实际需 1.4ms 脉冲，需手动修正公式。

校准方法：逐步增加脉冲宽度，记录舵机实际转动角度，建立修正后的对应表。

速度控制：

舵机转动速度由角度变化的 “步长” 和 “延迟时间” 决定：步长越小、延迟越长，转动越慢（如每次转 1°，延迟 20ms）。

避免瞬间大角度跳转，防止舵机过载或齿轮损坏。

多舵机同步控制：

多个舵机需连接不同 PWM 引脚，通过循环依次输出信号（注意总周期仍需保持 20ms）。

高负载场景建议使用专用舵机控制板（如 PCA9685），支持 I2C 通信控制 16 路舵机，减少主控制器资源占用。

六、注意事项

信号干扰：PWM 信号线易受电磁干扰，建议缩短信号线长度，或在信号线与地之间接 100nF 电容滤波。

过流保护：大扭矩舵机启动瞬间电流较大，需在电源回路串联保险丝（如 1A~3A），避免短路烧毁设备。

温度限制：长时间满负荷工作会导致舵机发热，需预留散热空间，避免超过额定工作温度（通常 - 10℃~60℃）。

手册优先：不同品牌 / 型号舵机参数可能差异（如最大角度 360° 的连续旋转舵机，脉冲宽度对应速度而非角度），务必参考产品手册。

通过以上方法，可实现 PWM 型号舵机的精准控制，适用于机器人关节、机械臂、自动化阀门等各类场景。实际应用中需结合硬件特性和场景需求，优化参数以确保稳定性和寿命。

审核编辑 黄宇