180°和360°伺服电机速度控制，转向控制Arduino代码与库（亲测可用）

写在前面的话：如果你只想要我代码，建议你复制粘贴第一个和最后一个，试试。如果你想学习以后如何解决类似问题而不是仅仅的抄代码，建议你读完我啰嗦的话。希望对你有所帮助。你可以抄袭我代码，但请添加出处/引文。

（PS:我的每篇帖子都是用来记录我成长的，相当于公开的日记，很多原创内容不一定是我创造的算法，很多技术本来就存在的，我只不过是把它们学懂了然后用大白话整理在这里了，但是我可以百分百保证我的帖子没有抄袭谁的文章，若有雷同，纯属巧合。我写博客的初衷是记录成长，后来渐渐地有小伙伴私聊称赞我，我就觉得我曾经也是举目四望无援助的萌新，很多技术都是大佬懒得分享，萌新又没几个会的，所以我就想做点承上启下造福萌新的事情。然后写了很多帖子，甚至逼迫自己至少一个月产一篇。那段时间忙碌又快乐着。渐渐地开始做Youtube的搬运工。直到我的萌新福利贴刷到了博客前一万排名，当时很多酸溜溜的小伙伴表示不服，凭什么你这么垃圾都能排前一万？这个，我觉得这个应该和帖子数量和点击率有关系。越来越多的人不再讨论技术而是无脑喷我，然后那段时间我就深刻的反思，觉得是浮躁了。然后就关闭了帖子，全部设置成私密了。今天有技术萌新小伙伴找到我，希望我分享更多关于树莓派的东西，对之前的事情也表示理解。嗯，感谢还在支持我写帖子的你们！今后我们大家一起努力，如果我哪写的不对，请批评指正，谢谢大家！）

一.转向控制：我想用360度伺服电机当小车的驱动电机，Arduino的例子里有个sweep可用来参考，然后根据本论坛博客上的建议，写了如下代码。功能是驱动小车前进（轮子转一圈360度）精确到让停就停的0.5毫米行程误差。

除了大神们会考虑使用传统的PWM控制（自己写代码发射PWM信号）之外，我们常用的Arduino自带的函数，有两种。一种是write()函数，另一种是writeMicroseconds();函数。这两种，前者是通过设定舵机旋转角度控制移动距离，后者是通过设置延时脉宽（PWM）微妙数来控制位移。设定也很简单：

（PS：我说的都是默认值，我写的代码肯定都对，运行正常，但是真实值需要你查芯片手册设定，毕竟你的电机与我的不一样，如果你直接用我的代码运行你的电机，在停止电机的命令的时候电机可能不会停止，会小幅度运转。）

servo.write(x): 若选择X值的范围是【0-180】，x是角度值，90是中间位置，0是全速前进，180是反向全速前进。

                        若选择X值的范围是【0-360】，x是角度值，180是中间位置，360是全速前进，-360是反向全速前进

servo.writeMicroseconds(X): 若选择X值的范围是【1000-2000】，x是脉冲微妙数，1500是中间位置，1000是全速前进，2000是反向全速前进。

至于真实值，需要你去查当前使用的伺服电机的芯片手册，比如我的伺服电机（型号：Parallax continuous servo motor）描述如下：

那么X值的范围就应该是【1300-1700】。它的PWM脉冲控制原理如下图所示

即便是如此查芯片手册进行精确设定，也不能保证伺服电机就100%按我们所想的来运动。这个芯片手册在结尾也说了：

都1525微秒了还小幅度转动呢，66666。还a little faster呢，哎。。。官方也是一脸无奈的摆摆手“怪我喽？”。光转向控制（PWM）还不够啊，我们太需要速度控制了。在本文的最后一个代码示例中我自己调除了真实误差10us（比如停车是1490（1500））。

下文所示例子是我用write(degree)函数写的控制两个伺服舵机当小车驱动电机的例子：

//arduino的<servo.h>库提供两个函数控制舵机。write（）和writeMicroseconds（）；
  //这两个函数都可以控制360/180这两种舵机。
  
  /********************这是write()函数的例子***********/
#include <Servo.h> 
  
  Servo servoLeft;
  Servo servoRight;
  int i=0;
  int j=0; 
  void setup() 
  { 
   
    servoLeft.attach(12);//P12是左舵机，P13是右舵机。双轮在前为正
    servoRight.attach(13);
    //servoLeft.write(x);  // 左舵机：x=90舵机不动,x=0舵机全速后退，x=180舵机全速前进
    //servoRight.write(x);  // 右舵机：x=180舵机全速后退,x=90舵机不动，x=0舵机全速前进
  
  } 
  
  void loop() {
    /***************成功了，下文for语句可实现左右舵机同时前进一圈（360°）**************/
      for( i=90 , j=90;i<=180 , j>=0;i += 1 , j -= 1){
      servoLeft.write(i);  // 左舵机前进(90-180)
      servoRight.write(j);  // 右舵机前进(90-0)
      delay(15);
      }
    //如果想前进2圈，就把上文的for语句复制一遍就好了
   
     /*******************90°看起来是一种很优秀的左转啊***************************/
    //servoLeft.write(90);  // 左舵机停
    //servoRight.write(90);  // 右舵机停
    /***************成功了，下文for语句可实现左右舵机同时后退一圈（360°）**************/
      for( i=90 , j=90;i<=180 , j>=0;i += 1 , j -= 1){
      servoLeft.write(j);  // 左舵机后退(90-0)
      servoRight.write(i);  // 右舵机后退(90-180)
      delay(15);
      }
   
      
 
  }

         运行一下不仔细看的话还煞有其事，实际上有两个问题：1、明明write 90 却不能停车，舵机会小幅度颤动（优秀的左转666666.）。2.速度控制实现不了，不能慢一点。

看到这里有的人可能想到了另一种解决方案：延时启动舵机，运动起来就像突突突突的拖拉机，一顿一顿的感觉

void servoTutututu(){
  /***************下文for语句可实现左右舵机同时前进四分之一圈为一周期90/4=23**************/
      
      //servoLeft1.write(180);  // 左舵机前进
      //servoRight1.write(0);  // 右舵机前进
      for( i=90 , j=90;i<=113 , j>=67;i += 1 , j -= 1){
      servoLeft1.write(i);  // 左舵机前进(90-113)
      servoRight1.write(j);  // 右舵机前进(90-67)
      delay(15);
      

      
}

这种治标不治本的方法是可以辅助减速，但不是最优解，在本文结尾可以看真正的减速操作（减速函数+延时）。

二.转速控制

然后搜一搜博客论坛，居然没什么人教这个。然后就搜了搜谷歌。在GitHub上早有大神在2010年搞定了所以问题，并更新了Arduino库。于是乎我们直接打开ArduinoIDE软件的属性，查找文件位置，找到lib文件夹，打开如下图所示servo.h

看人家说的：

The methods are:

    Servo - Class for manipulating servo motors connected to Arduino pins.

    attach(pin )  - Attaches a servo motor to an i/o pin.
    attach(pin, min, max  ) - Attaches to a pin setting min and max values in microseconds
    default min is 544, max is 2400  
 
    write()     - Sets the servo angle in degrees.  (invalid angle that is valid as pulse in microseconds is treated as microseconds)
    writeMicroseconds() - Sets the servo pulse width in microseconds
    read()      - Gets the last written servo pulse width as an angle between 0 and 180.
    readMicroseconds()   - Gets the last written servo pulse width in microseconds. (was read_us() in first release)
    attached()  - Returns true if there is a servo attached.
    detach()    - Stops an attached servos from pulsing its i/o pin.

首先，我们试一下这个“attach(pin, min, max  ) ”设定，若想知道这两个值，要自己去查当前使用的伺服电机的芯片手册。

min（可选）：脉冲宽度，以微秒为单位，对应伺服上的最小（0度）角度（默认为544）
max（可选）：脉冲宽度，以微秒为单位，对应伺服上的最大（180度）角度（默认为2400）

因为我们之前只是用了attach(pin)，系统使用默认值，毕竟天下没有完全相同的伺服电机，所以在write(90)的时候，舵机没有像我们想象的那样执行停机操作。误差是存在的。

下图是我找到一个180°伺服电机的芯片手册：（注意我打勾√的几个值，要搞懂它们是啥意思。）

死区宽度：（阶跃脉冲产生阶跃时波动的最小脉冲宽度就是死区宽度，这是机械误差，例如开关抖动）

其次，我们用一下write(value, speed)控制伺服电机的速度。太方便了！

write(value)     - Sets the servo angle in degrees.  (invalid angle that is valid as pulse in microseconds is treated as microseconds)
write(value, speed) - speed varies the speed of the move to new position 0=full speed, 1-255 slower to faster
write(value, speed, wait) - wait is a boolean that, if true, causes the function call to block until move is complete

细心的人会发现我的库没有更新呢，所以上段绿色的没有在servo.h中被定义。这就需要我们自己手动更新库或者直接去GitHub下载（https://github.com/netlabtoolkit/VarSpeedServo），本着“手把手教你入坑”的理念，在这说明一下怎么把库文件导入Arduino库中。

第一步，下载.ZIP文件

第二步，把ZIP文件放Library文件夹中，并操作IDE进行导入

选中Arduino图标，右键打开属性，点击打开文件位置，然后打开Library文件夹，把下载好的ZIP文件解压并粘贴在Library文件夹中。然后打开ArduinoIDE软件。打开你写的程序（若没写，可以复制粘贴本文第一个例子）在所有程序的第一行，点击一下，然后打开上方的“Sketch”再点击“Include library”选中刚才复制粘贴的文件夹“VarSpeedServo-master”,然后你就会发现在你的程序中第一行出现了“#include <VarSpeedServo.h>”库文件名，你还需要删除老的库文件名“#include <Servo.h>”。

下面我们把上文的所有内容通过下文的代码进行总结与使用。

1. 我用write(degree,speed)函数输入角度控制位移，它的degree值取值范围为【0,180】；

2. 我用attach(pin,min,max)函数配置舵机控制引脚，最小与最大脉宽根据芯片手册设定符合值范围【min=1300,max=1700】;

直接看我的代码吧：

#include <VarSpeedServo.h>
//#include <Servo.h>//我们已经不需要这个老库了

//arduino的<servo.h>库提供两个函数控制舵机。write（）和writeMicroseconds（）；
  //这两个函数都可以控制360/180这两种舵机。
  
  /********************这是write()函数的例子***********/


  VarSpeedServo servoLeft;//注意这里因为调用的是新库，所以要把左边红字Servo改为VarSpeedServo
  VarSpeedServo servoRight;
  int i=0;
  int j=0; 
  void setup() 
  { 
   
    servoLeft.attach(12,1300,1700);//P12是左舵机，P13是右舵机。双轮在前为正.使用芯片手册值
    servoRight.attach(13,1300,1700);
    //servoLeft.write(x);  // 左舵机：x=90舵机不动,x=0舵机全速后退，x=180舵机全速前进
    //servoRight.write(x);  // 右舵机：x=180舵机全速后退,x=90舵机不动，x=0舵机全速前进
  
  } 
  
  void loop() {
    /***************成功了，下文for语句可实现左右舵机同时前进一圈（360°）**************/
      for( i=90 , j=90;i<=180 , j>=0;i += 1 , j -= 1){
      servoLeft.write(i,100);  // 左舵机前进(90-180)
      servoRight.write(j,100);  // 右舵机前进(90-0)
      //servoRight.write(j,100,true);  // 右舵机前进(90-0),选择中等速度100，如果为true，则导致函数调用阻塞，直到移动完成
      delay(15);
      }
    //如果想前进2圈，就把上文的for语句复制一遍就好了
   
     /*******************90°看起来是一种很优秀的左转啊***************************/
    //servoLeft.write(90);  // 左舵机停
    //servoRight.write(90);  // 右舵机停
    /***************成功了，下文for语句可实现左右舵机同时后退一圈（360°）**************/
      for( i=90 , j=90;i<=180 , j>=0;i += 1 , j -= 1){
      servoLeft.write(j,100);  // 左舵机后退(90-0)
      servoRight.write(i,100);  // 右舵机后退(90-180)
      delay(15);
      }
   
      
 
  }

上文是使用write(degree,speed)函数进行速度控制，实际上就是控制PWM的占空比，简单的说就是我第二个示例的优化版，第二个示例开拖拉机，突突突，它的原理就是通过开关发动机使发动机在关闭的时期进行自然减速。但是实际上当行驶距离太短，加速时间太短的时候，以上方法便不适用于精确控制了。

那么，即想短距离高精度控制泊车，又想精确测量与控制行驶速度，我们怎么办呢？很简单，那就是用writeMicroseconds()函数。

下面的程序是我写的，我把PWM信号计算公式写在程序备注中了。

#include <VarSpeedServo.h>

VarSpeedServo servoLeft1;//define left servo motor
VarSpeedServo servoRight1;//define right servo motor

double i=0;
double j=0; 

int inputL = A0;//CNY70 Output as an input to Arduino我用了三个红外传感器循迹黑白线
int inputM = A1;//CNY70 Output as an input to Arduino
int inputR = A2;//CNY70 Output as an input to Arduino

int outputL = 8;//Pin8 be output connect Left LED在这定义了三个输出，外接小灯泡当车辆转向灯
int outputM = 9;//Pin9 be output connect Middle LED
int outputR = 10;//Pin10 be output connect Right LED

int L = 5;//Left infrared sensor if 5(0) means meet black line检测左白线
int M = 5;//Middle infrared sensor if 5(0) means meet black line检测中黑线
int R = 5;//Right infrared sensor if 5(0) means meet black line检测右白线

void servoStop();//这些是子函数，这是停车
void servoBack();//后退
void servoGo();//前进
void servoLeft();//左转
void servoRight();//右转
void servoGo1cycle();//前进一圈（精确控制）
void servoBack1cycle();//后退一圈（精确控制）

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  Serial.begin(9600);//9600波特率
  
  //Take the two wheels in front, as the positive direction
  
  servoLeft1.attach(12,1290,1690);//P12 is Left Motor，datasheet PWM Microseconds[1290-1690]
  servoRight1.attach(13,1290,1690);//P13 is Right Motor，datasheet PWM Microseconds[1290-1690]
  //servoLeft1.writeMicroseconds(x);  // 左舵机：1290(1300)后退,1690(1700)前进，有10微妙//的误差1490中位（1500中位）
  //servoRight1.writeMicroseconds(x);  // 右舵机：1290(1300)前进,1690(1700)后退，有10微//妙的误差1490中位（1500中位）
  pinMode(inputL,INPUT);
  pinMode(inputM,INPUT);
  pinMode(inputR,INPUT);
  
  pinMode(outputL,OUTPUT);
  pinMode(outputM,OUTPUT);
  pinMode(outputR,OUTPUT);

  digitalWrite(8,HIGH);
  digitalWrite(9,HIGH);
  digitalWrite(10,HIGH);
}


void loop() {
  L = analogRead(inputL)+5;//当红外传感器检测到黑线输出0，但是用IF的<>判断的时候，
//数值不能为负，所以要把原始值加5进行消负数处理，所以当检测到黑线时，输出5而不是0
  M = analogRead(inputM)+5;
  R = analogRead(inputR)+5;

  Serial.print(L);
  Serial.print(M);
  Serial.println(R);
  
  //Serial.println(val);//监视器显示数据
  //delay(500);
  
  if(M<6 && L>6 && R>6){servoGo();}
  if(R<6 && M>6 && L>6){servoStop();servoRight();servoGo();}
  if(L<6 && M>6 && R>6){servoStop();servoLeft();servoGo();}
  //servoLeft();
  //servoStop();

    
}

void servoGo(){
  /***************就是前进**************/
      

      servoLeft1.writeMicroseconds(1550);  // 左舵机前进(1490-1690);   加60 速度控制
      servoRight1.writeMicroseconds(1430);  // 右舵机前进(1490-1290);   减60 速度控制
      digitalWrite(outputL,HIGH);
      digitalWrite(outputM,LOW);
      digitalWrite(outputR,HIGH);

      
}
void servoBack(){
  /***************就是后退**************/
      servoLeft1.writeMicroseconds(1430);  // 左舵机后退(1490-1290);    
      servoRight1.writeMicroseconds(1550);  // 右舵机后退(1490-1690);   
      digitalWrite(outputL,HIGH);
      digitalWrite(outputM,LOW);
      digitalWrite(outputR,HIGH);
  
  }
 void servoStop(){
  /***************就是停车**************/
      
      servoLeft1.writeMicroseconds(1490);  
      servoRight1.writeMicroseconds(1490);  
      digitalWrite(outputL,HIGH);
      digitalWrite(outputM,HIGH);
      digitalWrite(outputR,HIGH);
     
      }
  
  
  void servoLeft(){
  /***************单舵机，前向左转（右舵机前进，左舵机不动）90°**************/
      for( j=1490;j>=1440;j -= 1.99){ //1.99为考虑误差后的实验真实值
      servoLeft1.writeMicroseconds(1490);  // 左舵机前进(1490-1690);    
//1490-1290=200;200us/90°=2.22us/°;理论计算值是2.22，这里代表，每前进1°，需要发射2.22微妙脉冲
      servoRight1.writeMicroseconds(j);  // 右舵机前进(1490-1440);   //(1490-1290)/(360°/90°)=50; 1490-50=1440
      delay(15);
      }
      digitalWrite(outputL,LOW);
      digitalWrite(outputM,HIGH);
      digitalWrite(outputR,HIGH);
      delay(15);

      }
      
    
   void servoRight(){
    /***************单舵机，前向右转（左舵机前进，右舵机不动）90°**************/
      for( i=1490;i<=1540;i += 1.90){ //1.90为考虑误差后的真实值
      servoLeft1.writeMicroseconds(i);  // 左舵机前进(1490-1690);    //(1490-1690)/(360°/90°)=50; 1490+50=1540
      servoRight1.writeMicroseconds(1490);  // 右舵机前进(1490-1440);   
      delay(15);
      }
      digitalWrite(outputL,HIGH);
      digitalWrite(outputM,HIGH);
      digitalWrite(outputR,LOW);
      delay(15);

      }
    
   void servoGo1cycle(){
    /***************完美级，下文for语句可实现左右舵机同时前进一圈（360°）**************/
    for( i=1490 , j=1490;i<=1690 , j>=1290;i += 1.99 , j -= 1.99){ //1.99为考虑误差后的真实值
      servoLeft1.writeMicroseconds(i);  // 左舵机前进(1490-1690);    1490-1290=200;200/90=2.22;
      servoRight1.writeMicroseconds(j);  // 右舵机前进(1490-1290);   故考虑误差的情况下增/减计数在2.22左右
      delay(15);
      }
    }
   void servoBack1cycle(){
    /***************完美级，下文for语句可实现左右舵机同时后退一圈（360°）**************/
      for( i=1490 , j=1490;i<=1690 , j>=1290;i += 1.90 , j -= 1.90){
      servoLeft1.writeMicroseconds(j);  // 左舵机后退
      servoRight1.writeMicroseconds(i);  // 右舵机后退
      delay(15);
      }
    }

对上文补充说明：

1.   10微妙的真实误差是经过真实测试出来的。它的测试方法是：连接好舵机（用几个连接几个），你输入servo.writeMicroseconds(1500)进行中位测试，理想情况下舵机应该静止不动，如果它动了，你应该条件这个值，它的范围在芯片手册中给出，比如我的芯片手册给的是5%的误差（1500*5%=15us），那么你的调节范围就是【1485,1515】然后你每5微妙为一次改变值进行调节。最后我调出当中值等于1490时，舵机们（相同型号舵机误差也一样）静止不动。

2.   关于速度增量值的计算：我们知道，Arduino示例中的Sweep例子中是+-1,它的意思是，每延时15微妙，电机前进一度。同理我们用writeMicroseconds函数时计算的增量值的单位是（us/度）它的意思是每前进一度，舵机PWM发送N微秒脉冲。那么怎么算呢？比如我们要实现舵机旋转四分之一圈（360°/4=90度）的精确控制。电机从0°到360°的脉冲范围是1290（真实值）到1490（真实值），经历的真实脉冲时间是1490-1290=200微秒（一圈）。四分之一圈就是200/4=50微秒。如果我们的电机从1290进行增计数的话，最终应该增加到1290+50=1340结束。增量等于200us/90°=2.22us/°。（注意：这个增量是理论计算值，不是真实值，因为真实值还要考虑误差）加上真实误差（根据经验是0.3的误差，根据芯片手册的计算是0.111（2.22*5%）但是理论就是理论，与真实永远差很多，所以我们按0.2那么调），增量的矫正范围是【1.90-2.50】，经过实际测试，发现1.99是小车前进增量的理想值（实际操作就是让它转一圈看它下次停的位置与原位置差多少，要是靠后了就加计数调整，要是靠前了就减计数调整）1.90是小车后退增量的理想值。

3.   关于控制前进速度的改进方法：既然用了writeMicroseconds函数，看我上文的例子，在那个前进的子函数中，我也没用循环（循环是用来精确控制位移的），就是直接前进，然后比如左电机吧【1490-1690】前进；【1490-1290】后退，1290与1690分别是全速后退与全速前进。1490是中位停止。所以当你写1490+50=1540的时候就是慢速前进，写1490-50=1440的时候就是慢速后退。再加/减值就是再快点。反之右舵机也是这么设置。

我不太喜欢把所有的细节都告诉你们，不是我藏不藏私的事，而是啥都告诉你们，不利于你们自学，这些东西怎么算怎么查芯片手册都是自己主动学到的，什么都等着别人告诉，就失去了独立处理问题的能力和进步的前提。

愿大家学有所成，玩的愉快！

这不是结束，大家可以拿自己的舵机试一下这个库的别的函数的功能：

以上子函数膜拜大神的地址为：https://github.com/netlabtoolkit/VarSpeedServo/blob/master/VarSpeedServo.h

最后

以上就是舒服纸飞机为你收集整理的180°和360°伺服电机速度控制，转向控制Arduino代码与库（亲测可用）的全部内容，希望文章能够帮你解决180°和360°伺服电机速度控制，转向控制Arduino代码与库（亲测可用）所遇到的程序开发问题。

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