物联网之ESP32控制舵机、通过网页设置舵机角度、Web服务、舵机原理、接线、Arduino、WiFi、Http

news2024/11/13 16:23:04

MENU

  • 前言
  • 原理
  • 硬件电路设计
  • 软件程序设计
    • LEDC输出PWM信号
    • 使用第三方库控制舵机
    • 网页控制舵机

前言

舵机在电子产品中非常常见，比如四足机器人、固定翼航模等都有应用，因此学习舵机对电子制作非常有意义。本文章使用Arguino的PWM对SG90舵机旋转角度控制。

原理

舵机是一种位置(角度)伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。舵机只是一种通俗的叫法，其本质是一个伺服电机。

舵机

舵机有很多规格，但所有的舵机都有外接三根线，分别用棕、红和橙三种颜色进行区分，由于舵机品牌不同，颜色也会有所差异，棕色为接地线，红色为电源正极线，橙色为信号线。只要通过信号线给予规定的控制信号即可实现舵机码盘的转动。

接线

SG90的主要电气参数
使用电压: 4.8V~6V
尺寸: 221.5mm x 11.8mm x 22.7mm
重量: 9g
角度范围: 0-180°

舵机的工作原理是由接收机或者单片机发出信号给舵机，其内部有一个基准电路，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。经由电路板上的IC判断转动方向，再驱动无核心马达开始转动，透过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器送回信号，判断是否已经到达定位。当电机转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为0，电机停止转动。一般舵机旋转的角度范围是0度到180度，当然也有0度到360度。

没有必要了解舵机的内部结构，只需要知道如何通过PWM控制其转动即可。舵机的控制就是通过一个固定的频率，给其不同的占空比的，来控制舵机不同的转角。

舵机的转动的角度是通过调节PWM(脉冲宽度调制)信号的占空比来实现的，标准PWM(脉冲宽度调制)信号的周期固定为20ms(50Hz)，理论上脉宽分布应在1ms到2ms之间，但是，事实上脉宽可由0.5ms到2.5ms之间，脉宽和舵机的转角0°~180°相对应。有一点值得注意的地方，由于舵机牌子不同，对于同一信号，不同牌子的舵机旋转的角度也会有所不同。

角度与时间

0.5~2.5ms的PWM高电平部分对应控制180度舵机的0~180度，对应的控制关系。

对应关系

高电平占整个周期（20ms）的时间舵机旋转的角度对应的占空比
0.5ms0°0.5//20
1ms45°1//20
1.5ms90°1.5//20
2ms135°2//20
2.5ms180°2.5//20

硬件电路设计

材料名称数量
舵机1
杜邦线(跳线)3

线路图

注意接线顺序。

软件程序设计

LEDC输出PWM信号

首先，使用LEDC输出PWM信号，根据之前的实验原理，可以确定频率、最大脉宽与最小脉宽。

// 1/20秒，50Hz的频率，20ms的周期，这个变量用来存储时钟基准
#define FREQ 50
// 通道
// 高速通道(0~7)由80MHz时钟驱动
// 低速通道(8~15)由1MHz时钟驱动
#define CHANNEL 0
// 分辨率设置为8，就是2的8次方，用256的数值来映射角度
#define RESOLUTION 8
// 定义舵机PWM控制引脚
#define SERVO 13

// 定义函数用于输出PWM的占空比
int calculatePWM(int degree) {
  // 20ms周期内，高电平持续时长0.5-2.5ms，对应0-180度舵机角度
  // 对应0.5ms(0.5ms/(20ms/256))
  float min_width = 0.6 / 20 * pow(2, RESOLUTION);
  // 对应2.5ms(2.5ms/(20ms/256))
  float max_width = 2.5 / 20 * pow(2, RESOLUTION);
  if (degree < 0) degree = 0;
  if (degree > 180) degree = 180;
  // 返回度数对应的高电平的数值
  return (int)(((max_width - min_width) / 180) * degree + min_width);
}

void setup() {
  // 用于设置LEDC通道的频率和分辨率
  ledcSetup(CHANNEL, FREQ, RESOLUTION);
  // 将通道与对应的引脚连接
  ledcAttachPin(SERVO, CHANNEL);
}

void loop() {
  for (int i = 0; i <= 180; i += 10) {
    // 输出PWM，设置LEDC通道的占空比
    ledcWrite(CHANNEL, calculatePWM(i));
    delay(1000);
  }
}

使用第三方库控制舵机

如果想使用Arduino控制舵机就需要在ESP32Servo库，点击项目，选择加载库中的管理库。

管理库

然后输入ESP32Servo，点击安装即可。

安装

可以在VSCode的PlatformIO中，根据案例了解ESP32Servo库的使用方法。

VSCode

#include <ESP32Servo.h>

#define SERVO_PIN 13
#define MAX_WIDTH 2500
#define MIN_WIDTH 500

// 定义servo对象
Servo my_servo;

void setup() {
  // 分配硬件定时器
  ESP32PWM::allocateTimer(0);
  // 设置频率
  my_servo.setPeriodHertz(50);
  // 关联servo对象与GPIO引脚，设置脉宽范围
  my_servo.attach(SERVO_PIN, MIN_WIDTH, MAX_WIDTH);
}

void loop() {
  my_servo.write(180);
  delay(1000);

  my_servo.write(0);
  delay(1000);
}

网页控制舵机

代码

#include <WiFi.h>
#include <WebServer.h>
#include <math.h>

// Wi-Fi 网络名称和密码
const char* ssid = "ShiLai";
const char* password = "MJgn20240904$";

// Web服务器对象
WebServer server(80);

// 频率、通道、分辨率和舵机引脚定义
#define FREQ 50
#define CHANNEL 0
#define RESOLUTION 8
#define SERVO 13

// 定义函数用于输出PWM的占空比
int calculatePWM(int degree) {
  // 20ms周期内，高电平持续时长0.5-2.5ms，对应0-180度舵机角度。
  float min_width = 0.6 / 20 * pow(2, RESOLUTION);
  float max_width = 2.5 / 20 * pow(2, RESOLUTION);
  if (degree < 0) degree = 0;
  if (degree > 180) degree = 180;
  return (int)(((max_width - min_width) / 180) * degree + min_width);
}

void setup() {
  // 设置串口波特率
  Serial.begin(9600);
  // 连接到Wi-Fi
  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print("加载中...");
  }
  Serial.print("\nIP地址：");
  Serial.println(WiFi.localIP());
  // 用于设置 LEDC 通道的频率和分辨率
  ledcSetup(CHANNEL, FREQ, RESOLUTION);
  // 将通道与对应的引脚连接
  ledcAttachPin(SERVO, CHANNEL);
  // 设置处理网页请求的函数
  server.on("/", handleRoot);
  server.on("/set", handleServo);

  // 启动Web服务器
  server.begin();
}

void loop() {
  // 处理网页请求
  server.handleClient();
}

// 处理根页面的请求
void handleRoot() {
  String html = "<!DOCTYPE html>";
  html += "<html lang='en'>";
  html += "<head>";
  html += "<meta charset='UTF-8'>";
  html += "<meta name='viewport' content='width=device-width, initial-scale=1.0'>";
  html += "<title>网页控制舵机</title>";
  html += "</head>";
  html += "<body>";
  html += "<h1>网页控制舵机</h1>";
  html += "<input id='idInpu' type='number' min='0' max='180' value='0' />";
  html += "<button style='margin-left: 8px;' οnclick='handleSetAngle()'>设置角度</button>";
  html += "<p id='idP'></p>";
  html += "<script>";
  html += "let idP = document.getElementById('idP');";
  html += "handleSetAngle();";
  html += "function handleSetAngle() {";
  html += "let idInpu = document.getElementById('idInpu').value;";
  html += "let xhttp = new XMLHttpRequest();";
  html += "idP.innerHTML = idInpu;";
  html += "xhttp.open('GET', '/set?angle=' + idInpu, true);";
  html += "xhttp.onreadystatechange = function() {";
  html += "let isCode = this.readyState === 4 && this.status === 200;";
  html += "if (isCode) idP.innerHTML = this.responseText;";
  html += "};";
  html += "xhttp.send();";
  html += "}";
  html += "</script>";
  html += "</body>";
  html += "</html>";
  server.send(200, "text/html", html);
}

// 处理舵机角度设置的请求
void handleServo() {
  String angleStr = server.arg("angle");
  int angle = angleStr.toInt();

  // 检查角度是否在0到180度之间
  if (angle >= 0 && angle <= 180) {
    ledcWrite(CHANNEL, calculatePWM(angle));
    server.send(200, "text/html", "Angle set to: " + angleStr);
  } else {
    server.send(200, "text/html", "Invalid angle. Please enter a value between 0 and 180.");
  }
}

解析
代码段使用ESP32通过Wi-Fi建立一个Web服务器，允许用户通过网页输入角度来控制舵机的旋转角度。

01、引入库和定义常量

#include <WiFi.h>
#include <WebServer.h>
#include <math.h>

WiFi.h用于连接Wi-Fi网络。
WebServer.h用于创建一个HTTP Web服务器。
math.h包含数学函数库，用于进行角度与PWM信号的计算。

02、Wi-Fi 网络名称和密码

const char* ssid = "ShiLai";
const char* password = "MJgn20240904$";

ssid和password定义需要连接的Wi-Fi网络的名称和密码。

03、Web服务器对象

WebServer server(80);

创建一个WebServer对象，端口号为80，表示HTTP服务器的默认端口。

04、舵机控制的定义

#define FREQ 50
#define CHANNEL 0
#define RESOLUTION 8
#define SERVO 13

FREQ: PWM信号的频率设置为50Hz(标准舵机的工作频率)。
CHANNEL: LEDC通道编号，ESP32上使用硬件PWM控制舵机。
RESOLUTION: PWM信号的分辨率设置为8位。
SERVO: 舵机信号线连接的引脚编号为13。

05、定义函数用于输出PWM的占空比

int calculatePWM(int degree) {
  float min_width = 0.6 / 20 * pow(2, RESOLUTION);
  float max_width = 2.5 / 20 * pow(2, RESOLUTION);
  if (degree < 0) degree = 0;
  if (degree > 180) degree = 180;
  return (int)(((max_width - min_width) / 180) * degree + min_width);
}

calculatePWM函数用于将舵机的角度(0~180度)转换为对应的PWM占空比。
min_width和max_width分别表示对应于0度和180度时的PWM占空比宽度。
通过线性插值计算出给定角度对应的PWM信号。

06、setup函数

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print("加载中...");
  }
  Serial.print("\nIP地址：");
  Serial.println(WiFi.localIP());
  ledcSetup(CHANNEL, FREQ, RESOLUTION);
  ledcAttachPin(SERVO, CHANNEL);
  server.on("/", handleRoot);
  server.on("/set", handleServo);
  server.begin();
}

Serial.begin(9600)初始化串口通信，波特率为9600，用于调试信息输出。
WiFi.begin(ssid, password)尝试连接Wi-Fi网络，等待连接成功。
ledcSetup(CHANNEL, FREQ, RESOLUTION)配置LEDC通道，设置PWM频率和分辨率。
ledcAttachPin(SERVO, CHANNEL)将LEDC通道与舵机信号引脚连接。
server.on("/", handleRoot)设置根路径的HTTP请求处理函数。
server.on("/set", handleServo)设置用于调整舵机角度的HTTP请求处理函数。
server.begin()启动Web服务器。

07、loop函数

void loop() {
  server.handleClient();
}

loop函数中调用server.handleClient()，用于不断处理来自客户端的HTTP请求。

08、处理根页面的请求

void handleRoot() {
  String html = "<!DOCTYPE html>...";
  server.send(200, "text/html", html);
}

handleRoot函数生成一个HTML页面，用户可以在该页面中输入舵机角度，并通过点击按钮发送请求以设置舵机角度。
server.send(200, “text/html”, html)向客户端发送HTML内容。

09、处理舵机角度设置的请求

void handleServo() {
  String angleStr = server.arg("angle");
  int angle = angleStr.toInt();

  if (angle >= 0 && angle <= 180) {
    ledcWrite(CHANNEL, calculatePWM(angle));
    server.send(200, "text/html", "Angle set to: " + angleStr);
  } else {
    server.send(200, "text/html", "Invalid angle. Please enter a value between 0 and 180.");
  }
}

handleServo函数接收HTTP请求中的angle参数，并将其转换为整数。
检查角度是否在0到180度之间，若在范围内则调用ledcWrite函数设置舵机的PWM信号，否则返回错误信息。

10、总结
代码段在ESP32上实现一个Web服务器，允许用户通过网页界面输入舵机的角度，服务器接收到请求后将角度转换为PWM信号以控制舵机旋转。

效果图

0度

0°

90度

90°

180度

180°

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：http://www.coloradmin.cn/o/2109209.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系多彩编程网进行投诉反馈，一经查实，立即删除！

相关文章

什么是Hash冲突？如何解决Hash冲突？

什么是Hash冲突？如何解决Hash冲突？

目录 一丶什么是Hash冲突 二丶如何解决Hash冲突 简介&#xff1a;Hash叫做‘散列表’&#xff0c;就是把任意长度输入&#xff0c;通过散列算法&#xff0c;变成固定长度输出&#xff0c;该输出结果是散列值。其实这种转换是一种压缩映射&#xff0c;散列表的空间通常小于输入…
阅读更多...
深入解析EF Core并发控制：乐观与悲观策略的全面对比与实战应用

深入解析EF Core并发控制：乐观与悲观策略的全面对比与实战应用

1. 前言 在使用EF Core开发应用程序时&#xff0c;并发控制是确保数据一致性的重要机制。EF Core 提供了两种主要的并发控制策略&#xff1a;乐观并发控制和悲观并发控制。它们各自有不同的应用场景和实现方式。本文将详细介绍这两种并发控制的区别、常见的应用场景&#xff0…
阅读更多...
fastadmin 文件上传七牛云

fastadmin 文件上传七牛云

1-安装七牛云官方SDK composer require qiniu/php-sdk 2-七牛云配置 <?phpnamespace app\common\controller;use Qiniu\Storage\BucketManager; use think\Config; use Qiniu\Auth; use Qiniu\Storage\UploadManager; use think\Controller; use think\Db;/*** 七牛基类*…
阅读更多...
python操作kafka

python操作kafka

一、参考阿里云的官方链接&#xff1a; 使用Python SDK接入Kafka收发消息_云消息队列 Kafka 版(Kafka)-阿里云帮助中心 二、安装python环境 三、添加python依赖库 pip install confluent-kafka1.9.2 四、新建一个setting.py文件配置信息 kafka_setting {sasl_plain_user…
阅读更多...
爆改YOLOv8|利用SCConv改进yolov8-即轻量又涨点

爆改YOLOv8|利用SCConv改进yolov8-即轻量又涨点

1&#xff0c;本文介绍 SCConv&#xff08;空间和通道重构卷积&#xff09;是一种高效的卷积模块&#xff0c;旨在优化卷积神经网络&#xff08;CNN&#xff09;的性能&#xff0c;通过减少空间和通道的冗余来降低计算资源的消耗。该模块由两个核心组件构成&#xff1a; 空间重…
阅读更多...
斯坦福UE4 C++课学习补充25：寻路EQS

斯坦福UE4 C++课学习补充25：寻路EQS

文章目录 一、创建EQS二、修改行为树三、查询上下文 一、创建EQS 场景查询系统EQS&#xff1a;可用于收集场景相关的数据。然后该系统可以使用生成器&#xff0c;通过各种用户定义的测试就这些数据提问&#xff0c;返回符合所提问题类型的最佳项目Item。 EQS的一些使用范例包…
阅读更多...
Unity【Colliders碰撞器】和【Rigibody刚体】的应用——小球反弹效果

Unity【Colliders碰撞器】和【Rigibody刚体】的应用——小球反弹效果

目录 Collider 2D 定义&#xff1a; 类型&#xff1a; Rigidbody 2D 定义&#xff1a; 属性和行为&#xff1a; 运动控制&#xff1a; 碰撞检测&#xff1a; 结合使用 实用检测 延伸拓展 1、在Unity中优化Collider 2D和Rigidbody 2D的性能 2、Unity中Collider 2D…
阅读更多...
香橙派列出附近所有的WiFi

香橙派列出附近所有的WiFi

使用 nmcli nmcli 是 NetworkManager 的命令行工具&#xff0c;它可以用来检索和管理网络连接。 nmcli device wifi list这个命令会列出所有周围的WiFi网络。
阅读更多...
社区电商系统源码之卷轴模式：商业模式分析

社区电商系统源码之卷轴模式：商业模式分析

随着互联网技术的发展&#xff0c;电商平台的竞争日益激烈&#xff0c;如何留住用户并提升用户粘性成为了各大电商平台关注的重点。卷轴模式作为一种新兴的用户参与和激励机制&#xff0c;在社区电商系统中得到了广泛的应用。本文将从技术角度探讨卷轴模式在社区电商系统中的实…
阅读更多...
rust 命令行工具rsup管理前端npm依赖

rust 命令行工具rsup管理前端npm依赖

学习了一年的 rust 了&#xff0c;但是不知道用来做些什么&#xff0c;也没能赋能到工作中&#xff0c;现在前端基建都已经开始全面进入 rust 领域了&#xff0c;rust 的前端生态是越来越好。但是自己奈何水平不够&#xff0c;想贡献点什么&#xff0c;无从下手。 遂想自己捣鼓…
阅读更多...
Leetcode3256. 放三个车的价值之和最大 I

Leetcode3256. 放三个车的价值之和最大 I

Every day a Leetcode 题目来源&#xff1a;3256. 放三个车的价值之和最大 I 解法1&#xff1a;贪心 从大到下排序矩阵所有值, 记为数组v。 转化此题&#xff1a;从r*c个数中选取3个数分别给到车1&#xff0c;车2&#xff0c;和车3&#xff0c;使得符合条件的三数之和最大。…
阅读更多...
rancher upgrade 【rancher 升级】

rancher upgrade 【rancher 升级】

文章目录 1. 背景2. 下载3. 安装4. 检查5. 测试5.1 创建项目5.2 创建应用5.3 删除集群5.4 注册集群 1. 背景 rancher v2.8.2 升级 v2.9.1 2. 下载 下载charts helm repo add rancher-latest https://releases.rancher.com/server-charts/latest helm repo update helm fetc…
阅读更多...
NIO、Reactor模式与直接内存

NIO、Reactor模式与直接内存

1.NIO NIO有三大核心组件&#xff1a;Selector选择器、Channel管道、buffer缓冲区。、 1.1Selector Selector的英文含义是“选择器”&#xff0c;也可以称为为“轮询代理器”、“事件订阅器”、“channel容器管理机”都行。 Java NIO的选择器允许一个单独的线程来监视多个输…
阅读更多...
鸿蒙MPChart图表自定义（四）短刻度线

鸿蒙MPChart图表自定义（四）短刻度线

对于图表中的x轴效果&#xff0c;我们有时想要实现如图所示的特定刻度线。若需绘制x轴的短刻度线&#xff0c;我们可以利用现有资源&#xff0c;将原本的网格线稍作修改&#xff0c;只需绘制一条简洁的短线即可达到目的。 具体的方法就是写一个类MyXAxisRender继承自XAxisRend…
阅读更多...
iOS——runLoop

iOS——runLoop

什么是runloop RunLoop实际上就是一个对象&#xff0c;这个对象管理了其需要处理的事件和消息&#xff0c;并提供了一个入口函数来执行相应的处理逻辑。线程执行了这个函数后&#xff0c;就会处于这个函数内部的循环中&#xff0c;直到循环结束&#xff0c;函数返回。 RunLoo…
阅读更多...
【转载】golang内存分配

【转载】golang内存分配

Go 的分配采用了类似 tcmalloc 的结构.特点: 使用一小块一小块的连续内存页, 进行分配某个范围大小的内存需求. 比如某个连续 8KB 专门用于分配 17-24 字节,以此减少内存碎片. 线程拥有一定的 cache, 可用于无锁分配. 同时 Go 对于 GC 后回收的内存页, 并不是马上归还给操作系…
阅读更多...
Android13 Hotseat客制化--Hotseat修改布局、支持滑动、去掉开机弹动效果、禁止创建文件夹

Android13 Hotseat客制化--Hotseat修改布局、支持滑动、去掉开机弹动效果、禁止创建文件夹

需求如题&#xff0c;实现效果如下 &#xff1a; 固定Hotseat的padding位置、固定高度 step1 在FeatureFlags.java中添加flag,以兼容原生态代码 public static final boolean STATIC_HOTSEAT_PADDING true;//hotseat area fixed step2:在dimens.xml中添加padding值和高度值…
阅读更多...
信息系统安全保障

信息系统安全保障

关注这个证书的其他相关笔记&#xff1a;NISP 一级 —— 考证笔记合集-CSDN博客 0x01&#xff1a;信息系统 信息系统是具有集成性的系统&#xff0c;每一个组织中信息流动的综合构成一个信息系统。信息系统是根据一定的需要进行输入、系统控制、数据处理、数据存储与输出等活动…
阅读更多...
职场关系课：职场上的基本原则（安全原则、进步原则、收益原则、逃生舱原则）

职场关系课：职场上的基本原则（安全原则、进步原则、收益原则、逃生舱原则）

文章目录 引言安全原则进步原则收益原则逃生舱原则引言 职场上的王者，身体里都应该有三个灵魂： 一个文臣，谨小慎微，考虑风险； 一个武将，积极努力，谋求胜利； 一个商人，精打细算，心中有数。 安全原则 工作安全：保住自己的工作和位置信用安全：保住个人的信用，如果领…
阅读更多...
《征服数据结构》差分数组

《征服数据结构》差分数组

摘要&#xff1a; 1&#xff0c;差分数组的介绍 2&#xff0c;二维差分数组的介绍 1&#xff0c;差分数组的介绍 差分数组主要是操作区间的&#xff0c;关于区间操作的数据结构比较多&#xff0c;除了前面讲的《稀疏表》&#xff0c;还有树状数组&#xff0c;线段树&#xff0c…
阅读更多...
推荐文章
最新文章

Copyright @ 2022~2023