Arduino与Proteus仿真实例-PCA9685驱动伺服电机仿真

PCA9685驱动伺服电机仿真

1、伺服电机介绍

伺服电机是一种旋转执行器或线性执行器，可以精确控制角度或线性位置、速度和加速度。它由一个合适的电机组成，该电机耦合到一个用于位置反馈的传感器。它还需要一个相对复杂的控制器，通常是一个专门设计用于伺服电机的专用模块。

伺服电机不是特定类别的电机，尽管术语伺服电机通常用于指适用于闭环控制系统的电机。

伺服电机用于机器人、数控机械或自动化制造等应用。

伺服电机是一种闭环伺服机构，它使用位置反馈来控制其运动和最终位置。其控制的输入是一个信号（模拟或数字），代表输出轴的位置指令。

电机与某种类型的位置编码器配对以提供位置和速度反馈。在最简单的情况下，只测量位置。输出的测量位置与指令位置（控制器的外部输入）进行比较。如果输出位置与所需位置不同，则会生成错误信号，然后根据需要将电机向任一方向旋转，从而将输出轴带到适当的位置。随着位置的接近，误差信号减小到零，电机停止。

最简单的伺服电机通过电位计和对电机的 bang-bang 控制使用仅位置感测；电机始终全速旋转（或停止）。这种类型的伺服电机并未广泛用于工业运动控制，但它构成了用于无线电控制模型的简单且廉价的伺服系统的基础。

更复杂的伺服电机使用光学旋转编码器来测量输出轴的速度和变速驱动器来控制电机速度。这两种增强功能通常与 PID 控制算法结合使用，可以让伺服电机更快、更精确地到达其指令位置，同时减少超调。

2、PCA9685介绍

PCA9685 是 I2C 总线控制的 16 通道 LED 控制器，针对红/绿/蓝/琥珀色 (RGBA) 彩色背光应用进行了优化。每个 LED 输出都有自己的 12 位分辨率（4096 步）固定频率的独立 PWM 控制器，可运行以 24 Hz 至 1526 Hz 的典型频率可编程，占空比可在 0 % 至 100 % 之间调节，以允许将 LED 设置为特定的亮度值。所有输出都设置为相同的 PWM 频率。

在前面的文章中已经做了相应的介绍，请参考：

3、仿真电路

4、仿真代码实现

本次实例使用了如下开源库：

Seeed_PCA9685

演示代码如下：

#include "PCA9685.h"
#include <Wire.h>

ServoDriver servo;

void startServo(uint8\_t index){
    // Drive 8 servos in turns
    servo.setAngle(index, 0);
    delay(500);
    servo.setAngle(index, 180);
    delay(500);
}

void stopServo(uint8\_t index){
   servo.setAngle(index, 0);
}

void setup()
{
    pinMode(2,INPUT);
    pinMode(3,INPUT);
    pinMode(4,INPUT);
    pinMode(5,INPUT);
    // join I2C bus (I2Cdev library doesn't do this automatically)
    Wire.begin();
    //Serial.begin(9600);
    servo.init(0x40);
    // uncomment this line if you need to use a special servo
    // servo.setServoPulseRange(600,2400,180);
}

void loop()
{
    if(digitalRead(2) == HIGH){
      startServo(1);
    }

    if(digitalRead(3) == HIGH){
      startServo(2);
    }

    if(digitalRead(4) == HIGH){
      startServo(3);
    }

    if(digitalRead(5) == HIGH){
      startServo(4);
    }
}