mblock控制SG90舵机模块

【1.关于SG90舵机】

SG90舵机是Arduino中常用的一种舵机。这是一种模拟舵机，和数字舵机不同，模拟舵机需要持续发送控制脉冲，才能使舵机旋转到某个角度并保持。

Arduino中使用SG90舵机，常用方法是使用servo库。但是servo库使用了timer1定时器，和arduino产生pwm信号也使用了timer1定时器，因此使用servo库和使用pwm产生冲突。其中一个解决方法是把舵机的控制口接到一个非PWM口（如2号口），利用软件从2号口输出控制舵机的波形。

要控制SG90u舵机，需要持续不断给SG90发送周期为20ms的脉冲，单个脉冲周期中高电平的持续时间t决定了舵机的旋转角度。其中t为500微秒到2500微秒，对应着舵机旋转角度0到180度。并且高电平持续时间t和舵机旋转角度保持着线性对应关系。如2号口产生了高电平保持500微秒的脉冲，SG90舵机角度为0度，2号口产生了高电平保持2500微秒的脉冲，SG90舵机角度为180度，

【2.使用mblock产生舵机控制脉冲】

使用mblock自带的标准模块，产生控制SG90舵机的脉冲信号，如图1所示 

                                   图1
根据图1，产生了80个周期为20ms的脉冲，脉冲高电平的持续时间由angle决定。该模块产生的控制舵机旋转角度的精度不够。经过分析发现，这里使用的延时模块（等待x秒）由millis()函数产生，而millis函数的精度为ms级，因此不能产生精度为微秒级的延迟。所以导致产生的脉冲高电平持续时间不精确，进而造成控制舵机旋转角度不精确。

【3.自定义mblock模块，控制SG90舵机】

Arduino中有delayMicroseconds()函数，可以产生微秒级的延迟，但是mblock中并没有提供该函数相应的模块。决定自定义mblock扩展模块，使用delayMicroseconds()函数，产生精度为微秒级的舵机控制脉冲。

自定义的舵机控制模块一共使用了5个文件：Ext_yoyoba.s2e,demo.cpp,demo.h,myservo.c,myservo.h，内容分别如下：

ext_yoyoba.s2e文件内容：
 

1. {    
2.     "extensionName": "Ext_yoyoba",
3.     "description": "Extention by YOYOBA",
4.     "version": "1.1",
5.     "author": "yoyoba([email protected])",
6.     "homepage": "youhaidong.cn",
7.     "sort":0,
8.     "javascriptURL":"",
9.       "firmware":"1.0",
10.       "extensionPort":0,
11.     "tags" : "makeblock",
12.     "blockSpecs": [
13.         [
14.             "w",
15.             "servo_init( %n )",
16.             "servo_init",
17.             "2",
18.             {
19.                 "setup":"",
20.                 "inc":"#include \"demo.h\"",
21.                 "def":"DemoClass demo; \n",
22.                 "work":"demo.servo_init({0}); \n",
23.                 "loop":""
24.             }
25.         ],
26.         [
27.             "w",
28.             "servo_ctrl( %n )",
29.             "servo_ctrl",
30.             "90",
31.             {
32.                 "setup":"",
33.                 "inc":"#include \"demo.h\"",
34.                 "def":"DemoClass demo; \n",
35.                 "work":"demo.servo_ctrl({0}); \n",
36.                 "loop":""
37.             }
38.         ],
39.     ],
40.     "translators":{
41.         "zh_CN":{
42.                   "servo_init( %n )":"设置S90G舵机的I/O口( %n )",
43.                   "servo_ctrl( %n )":"设置S90G舵机的角度( %n )"
44.         }
45.     }
46. }

demo.cpp文件内容
 

1. #include "demo.h"
2. #include "myservo.h"
3. DemoClass::DemoClass(){//构造函数
4.     pinMode(13,OUTPUT);
5. }
6. DemoClass::~DemoClass()//析构函数
7. {
8. }
9.  
10. void DemoClass::servo_init(int pin)
11. {
12.     servo_pin=pin;
13.     servo_init_t(servo_pin);
14. }
15.  
16. void DemoClass::servo_ctrl(int arg)
17. {
18.     servo_arg=arg;
19.     servopulse(servo_arg);
20. }

demo.h文件内容：
 

1. #ifndef demo_h
2. #define demo_h
3.  
4. #include <Arduino.h>
5. ///@brief Class for DemoClass
6. class DemoClass
7. {
8.     public:
9.     
10.         DemoClass();
11.         ~DemoClass();
12.  
13.         //S90G舵机使用的arduino I/O口；
14.         void servo_init(int pin);
15.  
16.         //设置S90G舵机角度为arg(0~180)
17.         void servo_ctrl(int arg);
18.     private:
19. };

myservo.c文件内容：
 

1. #include <Arduino.h>
2. #include "myservo.h"
3.  
4. int servo_pin;
5. int servo_arg;
6.  
7. void servo_init_t(int pin)
8. {
9.     pinMode(pin,OUTPUT);
10. }
11.  
12. void servopulse(int angle)
13. {
14.     int i=0;
15.      int pulsewidth=(angle*11)+500; //将角度转化为500-2480微秒的脉宽值
16.      for(;i<70;i++){//周期性发送70个脉冲，使得S90G舵机偏转一定角度
17.          digitalWrite(servo_pin,HIGH); //将舵机接口电平至高
18.          delayMicroseconds(pulsewidth); //延时脉宽值的微秒数
19.          digitalWrite(servo_pin,LOW); //将舵机接口电平至低
20.          delayMicroseconds(20000-pulsewidth);
21.      }
22. }

servo.h文件内容：
 

1. #ifndef MYSERVO__H__
2. #define MYSERVO__H__
3.  
4. #ifdef __cplusplus
5. extern "C"
6. {
7. #endif//__cplusplus
8.  
9. extern int servo_pin;
10. extern int servo_arg;
11.  
12. //初始化S90G舵机使用的arduino的I/O口pin    
13. void servo_init_t(int pin);
14. //设置s90G舵机的偏转角度angle(0~180)
15. void servopulse(int angle);
16.     
17. #ifdef __cplusplus
18. }
19. #endif//__cplusplus
20.  
21. #endif

 

【4.实验结果】

在mblock中使用自定义的控制舵机的扩展模块，并编写测试程序，如图2所示，表明能较好的控制舵机的运行。 


            图2

图3 

【5.注意事项】
本程序中使用了很多全局变量，这些全局变量都定义在seg4_led.c文件中。
 

1. // 全局变量k_num,h_num,d_num,g_num分别存放
2. // 4段共阳数码管显示的数值的千位、
3. // 百位、十位、个位
4. int k_num=0,h_num=0,d_num=0,g_num=0;
5.  
6. // 全局变量SEG4_X用来存放seg4_led_init()函数初始化的
7. // 4段共阳数码管使用的I/O引脚号。
8. int SEG4_con1,SEG4_con2,SEG4_con3,SEG4_con4,
9.      SEG4_a,SEG4_b,SEG4_c,SEG4_d,SEG4_e,SEG4_f,SEG4_g,SEG4_dp;
10.  
11. // 共阴数码管显示码表，使用时需要转换为共阳码表
12. unsigned char table[10][8]=
13.             {
14.                  {0,0,1,1,1,1,1,1},//0
15.                  {0,0,0,0,0,1,1,0},// 1
16.                  {0,1,0,1,1,0,1,1},// 2
17.                  {0,1,0,0,1,1,1,1},// 3
18.                  {0,1,1,0,0,1,1,0},// 4
19.                  {0,1,1,0,1,1,0,1},// 5
20.                  {0,1,1,1,1,1,0,1},// 6
21.                  {0,0,0,0,0,1,1,1},// 7
22.                  {0,1,1,1,1,1,1,1},// 8
23.                  {0,1,1,0,1,1,1,1},// 9
24.             };

然后在seg4_led.h中使用extern声明这些全局变量，别的cpp文件/c文件如果要使用这些全局变量，直接包含seg4_led.h文件即可。

 

1. // 声明使用的全局变量和数码管显示码表
2. extern int k_num,h_num,d_num,g_num;
3. extern int SEG4_con1,SEG4_con2,SEG4_con3,SEG4_con4,
4.      SEG4_a,SEG4_b,SEG4_c,SEG4_d,SEG4_e,SEG4_f,SEG4_g,SEG4_dp;
5. extern unsigned char t_table[10][8];

如果把这些全局变量直接定义在seg4_led.h头文件中，则链接时容易造成“全局变量重复定义”错误。
使用全局变量的一个原则：全局变量最好在.cpp/.C文件中定义，在.h文件中加上extern申明，因为在.h文件中定义，容易在链接时造成变量重定义。具体请参考：https://blog.csdn.net/xxxxxx91116/article/details/7446455