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PWM 舵机

1.实验目的​

​ 本示例程序通过使用 K230 开发板上的 PWM 功能，控制一个标准的 180 度舵机进行 往复旋转。舵机会先从 -90 度逐步转到 +90 度，再按相反顺序回到 -90 度，形成一个完整的“去→回”动作循环。

本小节实验SG90舵机进行实现，开始前请先了解接线说明，如下图所示，

  • 将舵机的VCC接到开发板的拓展排针的5V；
  • 将舵机的GND接到开发板的拓展排针的GND；
  • 将舵机的PWM信号线接到开发板的拓展排针的IO42；

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2.实验原理​

PWM 是一种用“开-关”脉冲信号，模拟“模拟信号”的技术。

它的核心在于快速地开关电路，通过控制高电平持续的时间，实现对输出功率的调节。

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周期 (T)：一整个高低电平变化的时间

占空比 (Duty Cycle)：高电平在整个周期中所占的比例

例如：

占空比高电平持续时间模拟输出效果（假设5V）
0%0ms0V
50%T/22.5V（平均电压）
100%T5V

PWM 的作用和应用：

  1. 舵机控制
  • 标准舵机工作在 50Hz（周期20ms）
  • PWM高电平宽度控制舵机角度：
    • 0.5ms（2.5%） → -90°
    • 1.5ms（7.5%） → 0°
    • 2.5ms（12.5%）→ +90°

  1. 电机调速：控制直流电机的转速，PWM 占空比越大，电机转得越快。

  2. LED 调光：用于控制亮度：占空比高 → 更亮，占空比低 → 更暗

  3. 音频输出：可以用 PWM 生成简单的声音信号。

3.代码解析​

导入模块​

from machine import Pin, PWM
from machine import FPIOA
import time

引脚功能配置​

fpioa = FPIOA()
fpioa.set_function(42, FPIOA.PWM0)

使用 FPIOA 将物理引脚 IO42 映射为 PWM0 功能，舵机的控制信号输出就是从这个引脚发出的。

PWM 初始化​

S1 = PWM(0, 50, duty=0, enable=True)

PWM(0, 50)：选择 PWM 通道 0，频率 50Hz（标准舵机的控制频率）。

duty=0：初始化占空比为 0（默认不发送有效信号）。

enable=True：启用该 PWM 通道。

舵机角度控制函数​

def Servo(servo, angle):
    duty = (angle + 90) / 180 * 10 + 2.5
    servo.duty(duty)

舵机的控制信号是一个 PWM 脉冲，不同的占空比对应不同的角度。这个函数将输入角度（-90° ~ +90°）转换为占空比（约 2.5% 到 12.5%）：

  • -90° → 2.5% 占空比
  • 0° → 7.5% 占空比
  • +90° → 12.5% 占空比

控制舵机往复旋转​

angles_forward = [-90, -45, 0, 45, 90]
angles_backward = [45, 0, -45, -90]

while True:
    for angle in angles_forward:
        Servo(S1, angle)
        time.sleep(0.5)

    for angle in angles_backward:
        Servo(S1, angle)
        time.sleep(0.5)
  • 第一段循环：舵机依次转动到 -90 → -45 → 0 → 45 → 90
  • 第二段循环：舵机再从 45 回到 -90，形成“复位”

每步之间暂停 0.5 秒，使动作看起来平稳自然。

4.示例代码​

'''
本程序遵循GPL V3协议, 请遵循协议
实验平台: DshanPI CanMV
开发板文档站点	: https://eai.100ask.net/
百问网学习平台   : https://www.100ask.net
百问网官方B站    : https://space.bilibili.com/275908810
百问网官方淘宝   : https://100ask.taobao.com
'''
from machine import Pin, PWM
from machine import FPIOA
import time

# 配置引脚42为PWM0功能
fpioa = FPIOA()
fpioa.set_function(42, FPIOA.PWM0)

# 初始化舵机PWM对象（PWM通道0，频率50Hz）
S1 = PWM(0, 50, duty=0, enable=True)

def Servo(servo, angle):
    '''
    舵机角度控制函数
    角度范围：-90 到 90
    对应 PWM 占空比范围：2.5% ~ 12.5%
    '''
    duty = (angle + 90) / 180 * 10 + 2.5  # 将角度映射到 duty 占空比
    servo.duty(duty)

# 定义旋转角度顺序：先前进到 90，再逐步退回到 -90
angles_forward = [-90, -45, 0, 45, 90]
angles_backward = [45, 0, -45, -90]

while True:
    # 顺时针旋转
    for angle in angles_forward:
        Servo(S1, angle)
        time.sleep(0.5)

    # 逆时针回到初始位置
    for angle in angles_backward:
        Servo(S1, angle)
        time.sleep(0.5)

5.实验结果​

控制一个标准的 180 度SG90舵机进行 往复旋转。

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