深入浅出单片机舵机控制：从原理到应用，轻松掌握舵机控制精髓

# 1. 单片机舵机控制原理

舵机是一种由单片机控制的电机，它可以精确地控制旋转角度。舵机控制原理如下：

* **舵机控制信号的生成：**单片机通过PWM（脉宽调制）信号控制舵机。PWM信号的脉冲宽度决定了舵机的旋转角度。
* **舵机控制参数的设置：**舵机控制参数包括目标角度、旋转速度和加速度。这些参数可以通过串口或I2C通信协议设置。

# 2. 单片机舵机控制编程技巧

### 2.1 舵机控制协议

舵机控制协议是单片机与舵机通信的约定，它规定了数据格式、传输速率、校验方式等。常用的舵机控制协议有：

- **PWM协议：**通过改变脉冲宽度调制（PWM）信号的占空比来控制舵机转动角度。
- **UART协议：**通过串口通信发送控制指令来控制舵机转动角度。
- **I2C协议：**通过I2C总线发送控制指令来控制舵机转动角度。

#### 2.1.1 舵机控制信号的生成

对于PWM协议，舵机控制信号的生成可以通过单片机的定时器外设来实现。具体步骤如下：

1. 设置定时器外设的时钟源和分频系数，确定定时器时钟周期。
2. 设置定时器外设的比较值，确定PWM信号的占空比。
3. 开启定时器外设，生成PWM信号。

// 设置定时器时钟源和分频系数
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1; // 分频系数为 72
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 20000 - 1; // 定时器周期为 20000 个时钟周期
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStructure);

// 设置定时器比较值
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 1500; // 占空比为 1500/20000 = 7.5%
TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);

// 开启定时器
TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);

#### 2.1.2 舵机控制参数的设置

舵机控制参数包括舵机角度、速度和加速度等。这些参数可以通过舵机控制协议来设置。

对于PWM协议，舵机角度可以通过改变PWM信号的占空比来设置。具体来说，占空比为 1.5ms 时，舵机转动到 0 度；占空比为 2.0ms 时，舵机转动到 180 度。

// 设置舵机角度为 90 度
TIM_SetCompare1(TIM3, 1500);

### 2.2 单片机与舵机的通信方式

单片机与舵机的通信方式主要有：

- **串口通信：**通过单片机的串口外设与舵机的串口进行通信。
- **I2C通信：**通过单片机的I2C外设与舵机的I2C总线进行通信。

#### 2.2.1 串口通信

串口通信是单片机与舵机通信最常用的方式。具体步骤如下：

1. 设置单片机的串口外设，确定波特率、数据位、停止位和校验位。
2. 打开串口外设，发送控制指令给舵机。
3. 接收舵机返回的数据，进行解析和处理。

// 设置串口外设
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);

// 打开串口外设
USART_Cmd(USART1, ENABLE);

// 发送控制指令
USART_SendData(USART1, 0x01); // 设置舵机角度为 90 度

#### 2.2.2 I2C通信

I2C通信是一种串行通信协议，它使用两条线（时钟线和数据线）进行通信。具体步骤如下：

1. 设置单片机的I2C外设，确定时钟频率和通信地址。
2. 打开I2C外设，发送控制指令给舵机。
3. 接收舵机返回的数据，进行解析和处理。

// 设置I2C外设
I2C_InitTypeDef I2C_InitStructure;
I2C_InitStructure.