STM32实战教程：SG90舵机控制原理深度解析及代码详解

知识点1【SG90的简述】

SG90是一款微型舵机（Micro Servo），由TowerPro等厂商提供，广泛用于机器人，舵机云台，舵机控制教学等项目中。

1、基本参数

2、工作原理

SG90内部有电机，齿轮组，电位器和控制板。通过单根线输入（相对舵机）PWM控制信号

3、外观展示

4、接线说明

知识点2【SG90分类】

SG90有180°舵机和360°舵机

• 需要角度控制 → 选 180° 定位舵机 （Standard SG90）

• 需要可变速度 → 选 360° 连续旋转舵机 （Continuous‑Rotation SG90）

区别如下图：

特性	180° 定位舵机	360° 连续旋转舵机
控制参数意义	脉宽→角度	脉宽→速度方向
是否定位	是	否
适合应用	定点定位、角度扫描	速度驱动、轮式驱动
代码实现区别	设置脉宽一次，持续输出；	持续输出脉宽做速度控制；
停止方式	断开 PWM 脉冲	脉宽回 1.5 ms 或断开

知识点3【180°舵机原理解析】

控制方式：PWM（脉冲宽度调制）

1、舵机通过PWM控制旋转角度

2、通常使用50Hz（周期20ms）的PWM信号。

3、控制信号的高电平时间（脉宽）决定转角，如下图表：

脉宽（ms）	角度（大约值）
0.5 ms	0°
1.5 ms	90°
2.5 ms	180°

知识点4【360°舵机原理解析】

工作流程：

1. 接收同样的 50 Hz PWM 脉冲

2. 驱动电路不再做角度锁定，而是将脉宽映射为“速度与方向”控制

3. 输出轴持续旋转，直到 PWM 脉冲停止或脉宽回到中立值

脉宽	旋转方向与速度
< 1.5 ms	反向旋转，脉宽越短速度越快
≈ 1.5 ms	停止（无转矩输出）
> 1.5 ms	正向旋转，脉宽越长速度越快

知识点5【注意事项】

1、电源要求

SG90的推荐工作电压时5V，不要直接使用STM32板的3.3V供电，否则容易抖动，或不工作。

2、不要强行转动舵机输出轴

容易破坏内部齿轮或位置反馈电位器。

知识点4【代码演示】

我是用的是STM32F10x系列的，TIM2CH1。

main.c

#include 'stm32f10x.h'

#include 'stm32f10x_conf.h'

#include 'usart.h'

#include 'tim.h'

int main(void)

{

//有限级组的配置

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

TIM2_CH1_Init();

TIM2_CH1_GPIO_Init();

Usart1_Init(9600);

TIM3_Init();

while(1)

{

}

}

tim.c

#include 'tim.h'

#define MAX_SPEED 60.0f

const u16 period = 1000;

u16 pulse = 0;

int speed = 0;

int state = 30;

void TIM2_CH1_Init(void)

{

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM2_TimeBaseStruct;

TIM_OCInitTypeDef TIM2_OCStruct;

NVIC_InitTypeDef NVIC_TIM2Struct;

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);

TIM_TimeBaseStructInit(&TIM2_TimeBaseStruct);

TIM2_TimeBaseStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;

TIM2_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;

TIM2_TimeBaseStruct.TIM_Period  = period - 1;

TIM2_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler = 1440 - 1;

TIM2_TimeBaseStruct.TIM_RepetitionCounter = 0;

TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM2_TimeBaseStruct);

pulse = speed * (2/180) *50 + 25;

TIM_OCStructInit(&TIM2_OCStruct);

TIM2_OCStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;

TIM2_OCStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;

TIM2_OCStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;

TIM2_OCStruct.TIM_Pulse = pulse;

TIM_OC1Init(TIM2,&TIM2_OCStruct);

TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);

}

void TIM3_Init(void)

{

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM3_TimeBaseStruct;

NVIC_InitTypeDef NVIC_TIM3Struct;

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);

TIM_TimeBaseStructInit(&TIM3_TimeBaseStruct);

TIM3_TimeBaseStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;

TIM3_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;

TIM3_TimeBaseStruct.TIM_Period  = 20000 - 1;

TIM3_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler = 7200 - 1;

TIM3_TimeBaseStruct.TIM_RepetitionCounter = 0;

TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM3_TimeBaseStruct);

NVIC_TIM3Struct.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;

NVIC_TIM3Struct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

NVIC_TIM3Struct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;

NVIC_TIM3Struct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;

NVIC_Init(&NVIC_TIM3Struct);

TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE);

TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);

}

void TIM2_CH1_GPIO_Init(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIOA_InitStruct;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);

GPIO_StructInit(&GPIOA_InitStruct);

GPIOA_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIOA_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;

GPIOA_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

GPIO_Init(GPIOA,&GPIOA_InitStruct);

}

void TIM3_IRQHandler(void)

{

if(TIM_GetITStatus(TIM3,TIM_IT_Update) == SET)

{

TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Update);

speed += state;

if(speed >= 60)

{

state = -30;

}

else if(speed <= -60)

{

state = 30;

}

//角度处理

pulse = (u16)(speed * (1.0f/20) *(period / MAX_SPEED) + 1.5f / 20 * 1000);

printf('Speed：%d r/s\n',speed);

TIM_SetCompare1(TIM2,pulse);

}

}

usart.c

//串口1初始化

void Usart1_Init(u32 Baud)

{

GPIO_InitTypeDef GPIOB_InitStruct;

USART_InitTypeDef USART1_InitStruct;

//时钟配置 USART1,TX:PA9,RX:PA10

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);

//端口配置

GPIOB_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

GPIOB_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;

GPIOB_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init(GPIOA,&GPIOB_InitStruct);

GPIOB_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;

GPIOB_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

GPIO_Init(GPIOA,&GPIOB_InitStruct);

//串口初始化

USART1_InitStruct.USART_BaudRate = Baud;

USART1_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;

USART1_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;

USART1_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;

USART1_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;

USART1_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;

USART_Init(USART1,&USART1_InitStruct);

//使能串口

USART_Cmd(USART1,ENABLE);

}

//串口1发送数据函数发送数据

void USART1_Trans(u8 c)

{

while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE) == RESET);

USART_SendData(USART1,c);

while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC) == RESET);

}

int fputc(int c,FILE *stream)

{

USART1_Trans((u8)c);

return c;

}

 代码运行结果

结束

代码重在练习！

代码重在练习！

代码重在练习！