第六课自动举牌机（下）

——用电位器控制舵机实现精准转动

课程目标

掌握电位器原理：理解旋钮变阻器如何将物理旋转转化为电信号。
联动控制：通过电位器实时调节舵机角度，实现“手动操控”。
编程进阶：在Linkboy中实现模拟信号读取与舵机角度映射。
应用拓展：探索舵机与电位器在机器人、遥控设备中的实际应用。

硬件清单与功能说明

| 名称 | 数量 | 作用与注意事项 | | ——————– | —- | ———————————————————— | | Arduino UNO主板 | 1 | 主控核心，读取电位器信号并控制舵机。 | | 180度舵机 | 1 | 可精确控制0°-180°旋转，需连接PWM针脚（如9号）。 | | 旋钮变阻器（电位器） | 1 | 三引脚可变电阻，阻值随旋钮转动改变（0-10kΩ）。 | | 面包板 | 1 | 提供无焊接电路连接，横向孔位内部连通。 | | 杜邦线（公对公） | 若干 | 连接主板、舵机和电位器。（推荐使用红色代表正极，黑色代表负极便于区分） | | USB数据线 | 1 | 上传程序并为Arduino供电。 |

第一部分：硬件原理与功能解析

1. 电位器的工作原理

结构：三引脚元件（VCC、GND、OUT），内部为滑动电阻片。
功能：旋钮转动时，OUT引脚输出0-5V电压信号（模拟输入）。
中间是OUT引脚，为输出端，两端分别是VCC和OUT，为输入端（提供固定的电压范围)

2. 舵机与电位器的联动逻辑

信号传递：

电位器输出模拟电压 → Arduino读取并映射为0°-180°角度 → 舵机转动对应角度。

类比：类似方向盘控制车轮转向，旋钮转动角度直接对应舵机位置。

3.目标系统分析

传感器：电位器
控制器：Arduino UNO主板
执行器：舵机

第二部分：硬件连接与电路设计

1. 完整电路连接步骤

舵机部分：
- 信号线（橙色） → 9号针脚，电源正极（红色） → 5V，负极（棕色） → GND。
电位器部分：
- VCC → 5V，GND → GND，OUT → 模拟针脚A0。

✅ 电路示意图：

Arduino UNO  
│  
├─ 9号针脚 → 舵机信号线（橙色）  
├─ A0针脚 → 电位器OUT  
├─ 5V → 舵机正极（红色） + 电位器VCC  
└─ GND → 舵机负极（棕色） + 电位器GND  

第三部分：Linkboy编程——实时角度控制

1. 虚拟电路搭建

打开Linkboy，拖入以下模块：
- Arduino UNO主板（主控板 → Arduino Nano/Uno）。
- 舵机（驱动输出 → 马达和舵机 → 180度舵机）。
- 电位器（数值传感器 → 旋钮变阻器）。
连线步骤：
- 主板9号针脚 → 舵机信号线。
- 主板A0针脚 → 电位器OUT。
- 舵机正极 → 5V，负极 → GND；电位器VCC → 5V，GND → GND。

2. 编写实时控制程序

设置映射关系：
- 电位器输入范围（0-1023） → 舵机角度范围（0°-180°）。

主程序逻辑：

反复执行：  
  读取电位器数值 → 转换为角度 → 控制舵机转动  

具体操作：
- 将旋转变阻器的OUT引脚拖入“模拟输入”模块，选择A0针脚。
- 点击旋钮变阻器模块，将最大值与最小值设置为90，-90。
- 放置功能指令，选择舵机角度=整数值
- 将整数值选择为旋钮变阻器数值
仿真测试：点击“仿真”，旋转虚拟电位器，观察舵机是否同步转动。

第四部分：实战操作——连接真实电路

1. 硬件连接步骤

舵机接线：
- 橙色线 → 9号针脚，红色线 → 5V，棕色线 → GND。
电位器接线：
- VCC → 5V，GND → GND，OUT → A0针脚。

✅ 检查要点：

电位器方向正确（旋钮转动时阻值均匀变化）。
舵机供电稳定，避免因电流不足导致抖动。
这一步骤一定要认真完成，如果连接错误，主板在通电后很可能会烧坏，一定要注意安全！

2. 上传程序

用USB线连接Arduino与电脑。
在Linkboy中选择正确串口号，点击“上传”。
测试效果：旋转电位器旋钮，舵机实时跟随转动。

第五部分：常见问题与解决方法

第六部分：知识延伸与创意挑战

1. 实际应用场景

机器人手臂：用多个电位器控制机械臂多关节运动。
智能调光台灯：电位器调节灯光亮度，舵机控制灯罩角度。

2. 动手挑战

任务1：添加按钮，实现“按下保存角度”功能（如机械臂记忆位置）。
任务2：结合红外遥控，远程控制舵机角度数值。

课后作业

实践任务：完成电位器控制舵机装置，录制操作视频。
思考题：如何用两个电位器分别控制两个舵机的角度？

下节预告：学习新传感器元件，制作雷达感应器！

作者寄语：从手动旋钮到精准控制，每一次转动都是科技与创意的碰撞。愿你的双手能驾驭更多电子魔法，创造无限可能！ 🎛️🤖

第六课 自动举牌机（下）