MicroPython怎么实现旋转按钮控制脱机摆动

发布时间：2022-01-13 11:02:26 作者：iii
来源：亿速云阅读：172

# MicroPython怎么实现旋转按钮控制脱机摆动

## 引言

在嵌入式开发领域，MicroPython因其简洁的语法和强大的硬件交互能力，成为快速原型开发的利器。本文将详细介绍如何利用旋转编码器（旋转按钮）作为输入设备，通过MicroPython控制舵机实现脱机摆动系统。该系统无需连接上位机即可独立运行，适用于机器人关节控制、智能家居调节等场景。

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## 一、硬件准备

### 1.1 核心组件清单
| 组件 | 型号 | 数量 | 备注 |
|------|------|------|------|
| 主控板 | ESP32/STM32 | 1 | 需支持MicroPython固件 |
| 旋转编码器 | EC11 | 1 | 带按键功能 |
| 舵机 | SG90 | 1 | 180度标准舵机 |
| 杜邦线 | - | 若干 | 建议使用母对母线 |

### 1.2 电路连接示意图
```python
# 引脚定义（以ESP32为例）
ROTARY_CLK = 25  # 编码器CLK引脚
ROTARY_DT = 26   # 编码器DT引脚 
ROTARY_SW = 27   # 编码器按键引脚
SERVO_PIN = 14   # 舵机信号线

MicroPython怎么实现旋转按钮控制脱机摆动 (图示：黄色线接信号，红色接VCC，黑色接GND)

二、MicroPython基础配置

2.1 固件烧录

从MicroPython官网下载对应固件
使用esptool工具烧录：

esptool.py --port /dev/ttyUSB0 erase_flash
esptool.py --port /dev/ttyUSB0 write_flash 0x1000 firmware.bin

2.2 必要库安装

通过upip安装旋转编码器驱动库：

import upip
upip.install('micropython-rotary')

三、核心代码实现

3.1 旋转编码器驱动

from rotary_irq_esp import RotaryIRQ

# 初始化编码器
r = RotaryIRQ(
    pin_num_clk=ROTARY_CLK,
    pin_num_dt=ROTARY_DT,
    min_val=0,
    max_val=180,
    reverse=False,
    range_mode=RotaryIRQ.RANGE_BOUNDED
)

last_val = r.value()
while True:
    val = r.value()
    if last_val != val:
        print('旋转值:', val)
        last_val = val

3.2 舵机PWM控制

from machine import Pin, PWM

# 初始化PWM
servo = PWM(Pin(SERVO_PIN), freq=50)

def set_servo_angle(angle):
    duty = int(40 + (angle / 180) * 115)
    servo.duty(duty)

3.3 按键中断处理

from machine import Pin

btn = Pin(ROTARY_SW, Pin.IN, Pin.PULL_UP)

def btn_callback(p):
    print("按键触发！切换摆动模式")

btn.irq(trigger=Pin.IRQ_FALLING, handler=btn_callback)

四、系统逻辑整合

4.1 状态机设计

class SwingSystem:
    def __init__(self):
        self.mode = 0  # 0:手动 1:自动摆动
        self.angle = 90
        
    def update(self):
        if self.mode == 0:
            # 手动模式读取编码器
            self.angle = r.value()
        else:
            # 自动模式正弦摆动
            self.angle = 90 + 45 * math.sin(time.ticks_ms()/1000)
        
        set_servo_angle(self.angle)

4.2 主循环实现

import time
import math

system = SwingSystem()

while True:
    system.update()
    time.sleep_ms(20)  # 50Hz更新频率

五、高级功能扩展

5.1 参数存储

使用ESP32的Flash存储关键参数：

import ujson
import uos

def save_config(angle):
    with open('config.json', 'w') as f:
        ujson.dump({'last_angle': angle}, f)

def load_config():
    try:
        with open('config.json') as f:
            return ujson.load(f)['last_angle']
    except:
        return 90  # 默认值

5.2 多级速度调节

speed_levels = [1, 3, 5]  # 角度变化步长
current_speed = 0

# 长按切换速度
if btn_pressed_time > 1000:
    current_speed = (current_speed + 1) % len(speed_levels)

六、常见问题解决

6.1 编码器抖动问题

硬件方案：增加0.1uF电容滤波
软件方案：采用消抖算法

from machine import Timer

debounce_timer = Timer(-1)
debounce_flag = False

def debounce(p):
    global debounce_flag
    debounce_flag = True
    debounce_timer.init(mode=Timer.ONE_SHOT, period=50, callback=lambda t: set_flag(False))

6.2 舵机响应延迟

检查电源是否充足（建议单独供电）
降低PWM频率至50Hz
使用uasyncio实现异步控制

七、完整代码示例

# 完整实现代码见附录
# 项目Github仓库：https://github.com/example/rotary_servo

结语

本文实现了基于MicroPython的旋转编码器控制舵机系统，具有以下特点： - ✅ 脱机独立运行 - ✅ 支持手动/自动双模式 - ✅ 可扩展的速度调节 - ✅ 参数断电保存

通过这个项目，开发者可以快速掌握： 1. MicroPython硬件交互方法 2. 旋转编码器信号处理 3. 舵机精确控制技术 4. 嵌入式状态机设计

下一步改进方向：增加蓝牙/WiFi远程控制功能，结合PID算法实现更精确的位置控制。 “`

注：实际实现时需要根据具体硬件调整引脚定义，建议在面包板上先完成原型验证后再制作PCB。完整代码已托管至Github（见文末链接）。