这篇文章或许能够助你节省几天的调试时间，特别是当你被舵机那种如同“犯病般”且“发狂似”的转动给困住的时候。读完它，你大概就能够避开和通过我朋友李工遭受过的那些挫折。李工是我以前的同事，他属于那种一个劲儿埋头钻研硬件的人物，就在去年的这次时间，他险些被一个看上去似乎“并不复杂”其实“暗藏玄机”的舵机项目给弄至崩溃得不行的境地。

在东莞的一家小厂做开发的李工，主要从事各种电机控制方面的工作。去年夏天的时候，他承接了一个智能窗帘的项目，该项目的核心要点是运用51单片机来控制舵机从而拉动帘子。听起来是不是特别简单呀？他刚开始的时候也是这么认为的。“不就是给个PWM信号嘛”，当时在实验室里他跟我通电话时，语气表现得十分轻松。然而，头三天过去了，舵机出现了各种状况，要么是根本不动，要么是不停地乱抖，要么是转到一半就卡住了，还发出那种嘎吱嘎吱的奇怪声音，仿佛是在进行抗议。

用一款极为常见的9克微型舵机的人是他，资料表明控制周期为20ms，脉冲宽度0.5ms到2.5ms对应着0到180度，他依据此编写了代码，运用定时器去模拟PWM，然而舵机的反应始终不相符，那个下午，东莞的气温攀升到了35度，实验室未开启空调，他面对着电路板，汗水顺着脖子流淌，心里烦躁得难以忍受。

具体问题存在于些许细节当中，他于日后才经过一番思虑进而理清头绪弄明白，舵机对于信号所具备的稳定程度的要求属于极高的这一边，你是否认为51单片机的5V输出表现得超级稳定呢，在电机开始启动的那一刹那，电源线路之上会出现一些毛刺，这些毛刺完全能够致使舵机内部的控制电路出现错误的判断，他最开始所采用的便是最为简单的供电方式，单片机与舵机会共同使用一块7805，此种方案在课堂所进行的实验当中是没有什么问题的，一旦应用到实际的负载之上，其不足之处就会暴露出来了。

我曾提醒过他，“是否信号电流不足？”舵机控制线虽主要用于传递信号，可也会吸收些许电流。普通的51单片机I/O口驱动能力存在局限性，尤其是高电平输出时，若线上存在轻微干扰，电压便有可能被拉低。他随后使用示波器抓取了波形，的确，本应是5V的高电平，在舵机动作之际降至4.3V左右。正是这个微小的压降，致使了信号被误识别。

角度不精准是又一个颇为严重的问题所在。李工所期望达成的状况是，给予1.5ms的脉冲之时，舵机便能精准无误地停留在90度的位置上。然而在实际情况当中，它有可能停留在85度的位置，亦或者是95度的位置。并且其重复性表现极为糟糕，此次达到了精准的状态，而下一次却又出现了偏差情况。他曾一度心存疑虑，怀疑自己买到了仿冒的山寨舵机，甚至带着骂骂咧咧的情绪声称要更换供应商。在那段特定的时期之内，他办公室的角落里堆放着好几个来自不同品牌的舵机，而那些都是他拿来进行对比测试所用的。

在他对机械结构进行检查之前，窗帘系统之中存在着一个减速齿轮组，舵机的输出轴与其进行相连。所谓的背隙就在此处，它指的是齿轮之间存在的微小空隙。尽管舵机本身或许已经转动到了准确的位置，然而背隙却致使最终的输出位置出现了偏差。除此之外，舵机内部用于反馈位置的电位器同样存在精度限制这一情况。对于普通模拟舵机而言，其精度假如能够达到±2度便已然算是不错的了。鉴于他追求高精度，那么要么就去选用更为昂贵的数字舵机，要么就得从机械以及方面开展补偿工作。

让他最为头疼的是抖动以及发热，舵机于目标位置周边发出轻微“滋滋”声地震荡，摸一摸在短时间内就会变得烫手，这实际上是闭环控制的典型表现，也就是过冲还有修正，舵机内部持续尝试稳定住位置，调整过度后却又往回拉动，持续不断地消耗电流故而发热，问题的根源在于负载与舵机扭矩不相匹配，他所选用的9克舵机，其扭矩大致为1.6公斤/厘米，带动那套窗帘机构稍微存在些吃力问题，处于临界状况。

我曾就这点同他交流过，采用的是在我们这儿普遍存在的一种思考方式：给控制信号增添些“死区”情况，使它在目标点附近不会极其敏感地重复性实施调整事项；具体落实至代码层面，即在判定抵达目标位置之后，留出一个极小限度的误差范围，只要处于该范围之内，马上停止发送全新的调整信号；与此同时，于电源末端并入一个容量偏大些的电解电容，像是在470uF以上的规格，用以吸收瞬间的电流冲击状况；他依照此尝试过后，抖动程度显著得到减轻，温度数值一同有所下降了。

硬件电路属于他所擅长领域，然而此次却遭遇挫折。他起初构造的驱动电路是单机直接连接舵机。随后察觉到，隔离以及缓冲具备重要作用。哪怕仅仅增添一个类似 的缓冲器，信号品质也会有较大提升。舵机的地线粗一些，并且最好跟单片机的数字地进行单点连接，防止电机噪声经由地线串扰至单片机，致使单片机复位或者程序运行错乱。

他碰到了一种怪异状况，每当舵机大幅度转动时，单片机串口通信就会出现错误 ，这显然是电源噪声引发的问题 ，电机可是产生噪声的大户。的是 ，让舵机电源独立 ，采用一片专门的LDO或者DC DC模块提供电力 ，并且在和单片机电源之间运用磁珠或者小电阻进行隔离。在信号线上串联一个约莫100欧的电阻 ，也能够在一定程度上抑制振铃。经过这些改动后 ，系统稳定得如同一块石头。

软件里头的坑可不是少数。51单片机定时器资源处于紧张状态，他需要同时对PWM生成进行处理，还要处理主循环逻辑，说不定还要应付串口通信。该怎么去分配定时器中断时间这可是一门学问。他最开始把PWM周期放在定时器中断里面进行实时调整，结果致使中断服务程序执行花费的时间过长，进而影响到了其他任务。后来转变为后台计算、定时器仅仅负责去输出固定占空比信号的方式，顺畅地多了。

平滑度会受到占空比精度的影响，不少新手直接借助延时函数去生成脉冲，这可是大忌，会百分百占用CPU，得用定时器，并且，在计算角度所对应的脉冲宽度之际，尽量采用整数运算，防止在中断里开展浮点计算，他经过的代码，脉冲宽度分辨率能够达到1us，对于普通舵机控制而言是足够有余了。

两周的折腾之后，李工有些承受不住了，承受不住了。项目进度有着压力，他白天进行着调试，晚上修改着方案，人瘦了整整一圈，瘦了满满一圈。有一天晚上，他给我打来了电话，打来电话时声音里透着疲惫，透着疲惫："兄弟，你们那边有没有现成的能够使用利用的方案？使用利用。给的方案，我这从开始造轮子，时间是来不及了，时间根本来不及了耶”。他所指的是一种集成了驱动、隔离，甚至电流反馈的小模组，小模组。接上单片机信号，接上电源，后。之后就能十分稳健地对舵机进行驱动操作，进行驱动操作，省去了外围电路的设计以及调试，省去了设计和调试。

市场上确实存在这类模组，我们自身也进行一些制作。它们具备把电源处理运用其中，信号隔离也涵盖在内，甚至短路保护一并融入的优势，用户仅仅需要着重关注控制信号便可。针对快速量产的情形或者可靠性要求较高的场合而言，能够省去诸多事务。李工最终选用了一款，在接入系统之后，之前所存在的抖动问题、发热问题以及复位问题全部消失不见。他发出感慨，专业的事情还是交付给专业的模块，自己只需将核心做好就可以了。

项目最终于去年国庆之前完成了交付，如今那套窗帘系统依旧处于稳定运行的状态，李工表示，借助这个项目，他对舵机进行了全面细致的了解，涵盖信号、电源、机械以及软件等方面，这些经验随后被他应用到了其他多个项目之中，并均成为加分的项目内容了。

若你同样于运用51单片机去摆弄舵机，期望李工这段存在些许折腾的经历可为你予以提醒，硬件设计，电源处理，信号质量，软件，彼此紧密相连，一个细微的疏忽便能够致使你折腾好多日，多去瞧瞧，多进行测试，有时借助成熟的驱动方案，反倒是最为快捷且最为稳定的途径。

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