MG996R舵机控制说课讲解
mg996r舵机控制板
mg996r舵机控制板章节一：引言（约200字）MG996R舵机是一种常见的模型舵机，具有较大的扭矩和精确的控制性能。
为了更好地控制该舵机，本文设计了一种MG996R舵机控制板。
本文将介绍该控制板的设计原理、硬件实现、软件编程以及实验结果，并分析其优缺点。
通过对MG996R舵机的控制，可以用于模型飞机、机器人等领域。
章节二：设计原理（约300字）MG996R舵机控制板的设计原理主要包括电路选型、电机驱动和通信接口。
该控制板采用STM32微控制器作为主控芯片，具有较高的计算能力和丰富的外设接口。
电路选型上，采用了稳压电源和升压电路，保证舵机工作的稳定性和可靠性。
电机驱动上，采用PWM信号控制舵机的转动角度，并通过H桥电路驱动舵机的旋转方向。
通信接口上，采用串口通信与外部设备进行数据交互。
章节三：硬件实现（约300字）MG996R舵机控制板的硬件实现主要包括主控芯片、电机驱动电路和通信模块。
主控芯片使用STM32F103C8T6，该芯片具有高性能和低功耗的特点。
电机驱动电路包括稳压电源、升压电路和H桥电路，稳压电源为舵机提供稳定的电压，升压电路为舵机提供较大的电流。
通信模块采用串口通信与其他设备进行数据传输。
通过这些硬件组件的配合，实现对MG996R 舵机的精确控制。
章节四：软件编程与实验结果（约200字）MG996R舵机控制板的软件编程主要包括舵机控制算法和通信协议的实现。
舵机控制算法采用PWM波控制舵机精确的旋转角度，通过改变PWM信号的占空比来控制舵机的转动。
通信协议采用串口通信的方式，实现与其他设备之间的双向数据传输。
在实验中，通过连接MG996R舵机并通过控制板进行控制，可以实现舵机的精确控制。
实验证明了该控制板的稳定性和可靠性。
总结（约100字）本文介绍了一种MG996R舵机控制板的设计原理、硬件实现、软件编程及实验结果。
通过对MG996R舵机的控制，可以广泛应用于模型飞机、机器人等领域。
舵机精简讲解
舵机------孟令军2014.8.13-------更多请关注我的百度文库》》什么是舵机？【舵机定义】舵机简单的说就是集成了直流电机、电机控制器和减速器等，并封装在一个便于安装的外壳里的伺服单元。
能够利用简单的输入信号比较精确的转动给定角度的电机系统。
它是一个可以调制偏转角度的电机，从而用于一些车、体机器人的方向调制。
伺服马达三条线中白色的线是控制线，接到控制芯片上。
中间的是SERVO工作电源线（红色），一般工作电源是5V。
第三条是地线。
》》如何选择舵机呢？？【参数】⑴转速转速由舵机无负载的情况下转过60°角所需时间来衡量，常见舵机的速度一般在0.11/60°~0.21S/60°之间。
⑵转矩舵机扭矩的单位是KG·CM，这是一个扭矩单位。
可以理解为在舵盘上距舵机轴中心水平距离1CM 处，舵机能够带动的物体重量。
⑶电压较高的电压可以提高电机的速度和扭矩，舵机推荐的电压一般都是4.8V或6V。
⑷尺寸、重量和材质舵机的功率（速度×转矩）和舵机的尺寸比值可以理解为该舵机的功率密度，一般同样品牌的舵机，功率密度大的价格高。
塑料齿轮的舵机在超出极限负荷的条件下使用可能会崩齿，金属齿轮的舵机则可能会电机过热损毁或外壳变形。
所以材质的选择并没有绝对的倾向，关键是将舵机使用在设计规格之内。
所以：选择舵机需要在计算自己所需扭矩和速度，并确定使用电压的条件下，选择有150%左右甚至更大扭矩富余的舵机。
》》舵机如何调控？？？【模拟舵机及其控制原理】工作原理是控制电路接收信号源的控制脉冲，并驱动电机转动；齿轮组将电机的速度成大倍数缩小，并将电机的输出扭矩放大响应倍数，然后输出；电位器和齿轮组的末级一起转动，测量舵机轴转动角度；电路板检测并根据电位器判断舵机转动角度，然后控制舵机转动到目标角度或保持在目标角度。
模拟舵机需要一个外部控制器（遥控器的接收机）产生脉宽调制信号（可以用pwm模块）来告诉舵机转动角度，脉冲宽度是舵机控制器所需的编码信息。
舵机控制板使用说明
舵机控制板使用说明V1.3产品特点●采用32位ARM 内核的处理器芯片●独创的在线升级机制，用户可以在线升级固件●自动识别波特率●采用USB和UART通讯接口●1us的控制精度（相当于舵机的0.09度）●可以同时同步控制32个舵机（24路舵机控制板可以同时同步控制24个，16路舵机控制板可以同时同步控制16个舵机）●内置512K 存储芯片，可存储上百个动作组●功能强大的电脑软件（内置3种语言，简体中文、繁体中文、英语）●拥有Android手机控制软件（需配合蓝牙模块使用）供电舵机控制板需要2个电源: 舵机电源和芯片电源（舵机的功率比较大，所以不建议共用一个电源）舵机电源（正极）：VS（图中3号位置的蓝色接线端子的右端）舵机电源（负极）：GND（图中3号位置的蓝色接线端子的中间）舵机电源的参数根据实际所接舵机的参数而定，如TR213舵机的供电电压是4.8-7.2V，那么舵机电源就可以用电压在4.8-7.2V之间的电源。
芯片电源（正极）：VSS（图中3号位置的蓝色接线端子的左端）芯片电源（负极）：GND（图中3号位置的蓝色接线端子的中间）VSS的要求是6.5-12V，如果芯片供电是从VSS端口输入的，那么电源的电压必须是6.5-12V之间。
另外：1. 图中2号位置的USB接口可以给芯片供电，所以USB接口和VSS端口，任选其一即可。
2. 图中1号位置也可以给芯片供电，标记为5V和GND，5V是正极，GND是负极，供电电源的电压必须是5V。
3. 1234. 图中4号位置的绿色LED灯是芯片电源正常的指示灯，绿色灯亮，表示芯片供电正常，绿色灯灭，表示芯片供电异常。
5. 图中5号位置的绿色LED灯是舵机电源正常的指示灯，绿色灯亮，表示舵机供电正常，绿色灯灭，表示舵机供电异常。
2安装驱动驱动下载地址：/down/usc_driver.exe (全部是小写)直接双击usc_driver.exe ，点击下一步即可安装驱动。
舵机及转向控制原理
舵机及转向控制原理(总3页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除舵机及转向控制原理1、概述2、舵机的组成3、舵机工作原理4、舵机选购5、舵机使用中应注意的事项6、辉盛S90舵机简介7、如何利用程序实现转向8、51单片机舵机测试程序1、概述舵机也叫伺服电机，最早用于船舶上实现其转向功能，由于可以通过程序连续控制其转角，因而被广泛应用智能小车以实现转向以及机器人各类关节运动中，如图1 、图2 所示。
图1 舵机用于机器人图2 舵机用于智能小车中舵机是小车转向的控制机构，具有体积小、力矩大、外部机械设计简单、稳定性高等特点，无论是在硬件设计还是软件设计，舵机设计是小车控制部分重要的组成部分，图3为舵机的外形图。
图3 舵机外形图2、舵机的组成一般来讲，舵机主要由以下几个部分组成，舵盘、减速齿轮组、位置反馈电位计、直流电机、控制电路等，如图4、图5所示。
图4 舵机的组成示意图图5 舵机组成舵机的输入线共有三条，如图6所示，红色中间，是电源线，一边黑色的是地线，这辆根线给舵机提供最基本的能源保证，主要是电机的转动消耗。
电源有两种规格，一是4.8V，一是6.0V，分别对应不同的转矩标准，即输出力矩不同，6.0V对应的要大一些，具体看应用条件；另外一根线是控制信号线，Futaba的一般为白色，JR的一般为桔黄色。
另外要注意一点，SANWA的某些型号的舵机引线电源线在边上而不是中间，需要辨认。
但记住红色为电源，黑色为地线，一般不会搞错。
图6 舵机的输出线3、舵机工作原理控制电路板接受来自信号线的控制信号，控制电机转动，电机带动一系列齿轮组，减速后传动至输出舵盘。
舵机的输出轴和位置反馈电位计是相连的，舵盘转动的同时，带动位置反馈电位计，电位计将输出一个电压信号到控制电路板，进行反馈，然后控制电路板根据所在位置决定电机转动的方向和速度，从而达到目标停止。
舵机及其转向控制基本原理
舵机及转向控制原理1、概述2、舵机的组成3、舵机工作原理4、舵机选购5、舵机使用中应注意的事项6、辉盛S90舵机简介7、如何利用程序实现转向8、51单片机舵机测试程序1、概述舵机也叫伺服电机，最早用于船舶上实现其转向功能，由于可以通过程序连续控制其转角，因而被广泛应用智能小车以实现转向以及机器人各类关节运动中，如图1 、图2 所示。
图1 舵机用于机器人图2 舵机用于智能小车中舵机是小车转向的控制机构，具有体积小、力矩大、外部机械设计简单、稳定性高等特点，无论是在硬件设计还是软件设计，舵机设计是小车控制部分重要的组成部分，图3为舵机的外形图。
图3 舵机外形图2、舵机的组成一般来讲，舵机主要由以下几个部分组成，舵盘、减速齿轮组、位置反馈电位计、直流电机、控制电路等，如图4、图5所示。
图4 舵机的组成示意图图5 舵机组成舵机的输入线共有三条，如图6所示，红色中间，是电源线，一边黑色的是地线，这辆根线给舵机提供最基本的能源保证，主要是电机的转动消耗。
电源有两种规格，一是4.8V，一是6.0V，分别对应不同的转矩标准，即输出力矩不同，6.0V对应的要大一些，具体看应用条件；另外一根线是控制信号线，Futaba的一般为白色，JR的一般为桔黄色。
另外要注意一点，SANWA的某些型号的舵机引线电源线在边上而不是中间，需要辨认。
但记住红色为电源，黑色为地线，一般不会搞错。
图6 舵机的输出线3、舵机工作原理控制电路板接受来自信号线的控制信号，控制电机转动，电机带动一系列齿轮组，减速后传动至输出舵盘。
舵机的输出轴和位置反馈电位计是相连的，舵盘转动的同时，带动位置反馈电位计，电位计将输出一个电压信号到控制电路板，进行反馈，然后控制电路板根据所在位置决定电机转动的方向和速度，从而达到目标停止。
其工作流程为：控制信号→控制电路板→电机转动→齿轮组减速→舵盘转动→位置反馈电位计→控制电路板反馈。
流，才可发挥舵机应有的性能。
舵机的控制信号周期为20MS的脉宽调制（PWM）信号，其中脉冲宽度从0.5-2.5MS,相对应的舵盘位置为0－180度，呈线性变化。
电子工业 mg996r舵机控制
mg996r舵机控制Chapter 1: Introduction近年来，机器人技术得到了快速发展，成为了人类生活的重要组成部分。
在机器人控制技术中，舵机被广泛应用于物体的运动控制中。
其中，MG996R舵机作为一种常见的舵机类型，具有体积小、扭矩大、速度快等特点，在机器人控制领域受到广泛关注。
Chapter 2: MG996R舵机概述MG996R舵机是一种数字化舵机，由电机、控制电路和位置反馈系统组成。
它采用PWM脉宽调制信号进行控制，可以实现连续运动和精确定位。
其重要特性包括扭矩、速度、精度和工作电压。
其中，扭矩是指舵机输出力矩的能力，速度是指舵机旋转的速度，精度是指舵机可以实现的位置定位的精确度，工作电压是指舵机的额定电压范围。
Chapter 3: MG996R舵机控制方法为了实现对MG996R舵机的精确控制，可以采用多种方法。
其中，一种常见的控制方法是使用单片机通过PWM信号来控制舵机的转动角度。
通过调整PWM的占空比可以改变舵机的转动角度。
另外，还可以使用PID控制算法来实现对舵机位置的精确控制。
PID控制算法通过反馈信号和期望位置之间的差异来调整PWM信号，以实现舵机位置的稳定控制。
Chapter 4: MG996R舵机应用案例MG996R舵机广泛应用于各种机器人控制领域。
例如，在机器人臂上使用MG996R舵机可以实现机械臂的多轴运动控制；在自主导航机器人中使用MG996R舵机可以实现机器人的移动和转向控制；在机器人摄像头控制中使用MG996R舵机可以实现视角的调节和转动。
除此之外，MG996R舵机还可以应用于智能家居领域，例如控制窗帘的开合、控制门锁的解锁等。
总结：本论文主要介绍了MG996R舵机的概述、控制方法和应用案例。
通过对MG996R舵机的详细描述和分析，可以更好地理解和应用该舵机在机器人控制领域的作用。
未来，随着机器人技术的不断发展，相信MG996R舵机将在更多的领域得到应用和改进，进一步提升机器人控制的精确性和效率。
舵机与舵回路课件
铰链力矩Mj近似写为:
式中系数
表示单位舵偏角产生的铰链力矩.
作用于舵机的铰链力矩的特点:
• 在舵面类型与几何形状一定的情况下，相同舵偏角产 生的铰链力矩,随飞行状态而改变, 动压Q越大,铰链力 矩也越大;
• 铰链力矩的方向(或者说系数 状态改变.
的符号)也随飞行
气压中心 舵面转轴
V
V
17
4.2.2 舵机的动特性
增量Q为:Q=K1x-C1P,式中Q, x, P为相对于平衡状态的 各增量值;
27
实际上,滑阀输出的流量除补充活塞移动推出的那部分 流量外,还必须补偿:
• 从作动筒高压腔经活塞的柱面与作动筒壁之间的缝隙 流入作动筒低压腔的漏油量QL;
• 由于油液压缩性引起的油液密度变化和高压油流过非 刚体的油管与作动筒壳体引起的体积变化有关的那部分 流量QV.
上式描述的滑阀输出流量Q与负载P之间的关系又称滑阀的负
载特性,如下图(a)所示,也是一族非线性曲线,可同分析电动
舵机一样,采用线性化的处理方法来研究液压舵机的动特性,
如图(b)所示.
Q
Q
X4 X3 X2 X1
P (a)实际的
X4 X3 X2 X1
P (b)线性化的
滑阀相对于平衡状态(P和x均为常数)做增量运动时,输出流量的
第四章 舵机与舵回路
1. 舵机的工作原理 ❖ 电动舵机； ❖ 电动液压舵机 4.2 舵机的特性分析 4.3 舵回路
1
第四章 舵机与舵回路-
舵回路(伺服系统) —
概述
是飞行自动控制系统中一个不可缺少的组成部分；
指令模型装置 按照 敏感元件输出 的电信号去操纵舵面，实现飞机
角运动或轨迹运动的自动稳定和控制。
(完整)MG996R舵机控制
MG996R舵机控制方法红：+5v,棕:GND，黄：信号基于单片机的舵机控制方法具有简单、精度高、成本低、体积小的特点,并可根据不同的舵机数量加以灵活应用。
在机器人机电控制系统中，舵机控制效果是性能的重要影响因素.舵机可以在微机电系统和航模中作为基本的输出执行机构，其简单的控制和输出使得单片机系统非常容易与之接口。
舵机是一种位置伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。
其工作原理是：控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片,获得直流偏置电压。
它内部有一个基准电路,产生周期为20ms，宽度为1.5ms的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。
最后,电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转.当电机转速一定时,通过级联减速齿轮带动电位器旋转,使得电压差为0,电机停止转动。
图1舵机的控制要求舵机的控制信号是PWM信号，利用占空比的变化改变舵机的位置。
一般舵机的控制要求如图1所示.单片机实现舵机转角控制可以使用FPGA、模拟电路、单片机来产生舵机的控制信号，但FPGA成本高且电路复杂。
对于脉宽调制信号的脉宽变换，常用的一种方法是采用调制信号获取有源滤波后的直流电压，但是需要50Hz（周期是20ms）的信号，这对运放器件的选择有较高要求，从电路体积和功耗考虑也不易采用.5mV以上的控制电压的变化就会引起舵机的抖动,对于机载的测控系统而言,电源和其他器件的信号噪声都远大于5mV,所以滤波电路的精度难以达到舵机的控制精度要求。
也可以用单片机作为舵机的控制单元,使PWM信号的脉冲宽度实现微秒级的变化，从而提高舵机的转角精度。
单片机完成控制算法，再将计算结果转化为PWM信号输出到舵机，由于单片机系统是一个数字系统,其控制信号的变化完全依靠硬件计数，所以受外界干扰较小，整个系统工作可靠.单片机系统实现对舵机输出转角的控制,必须首先完成两个任务：首先是产生基本的PWM周期信号，本设计是产生20ms 的周期信号；其次是脉宽的调整,即单片机模拟PWM信号的输出，并且调整占空比。
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M G996R舵机控制
MG996R舵机控制方法
红：+5v，棕：GND，黄：信号
基于单片机的舵机控制方法具有简单、精度高、成本低、体积小的特点，并可根据不同的舵机数量加以灵活应用。
在机器人机电控制系统中，舵机控制效果是性能的重要影响因素。
舵机可以在微机电系统和航模中作为基本的输出执行机构，其简单的控制和输出使得单片机系统非常容易与之接口。
舵机是一种位置伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。
其工作原理是：控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片，获得直流偏置电压。
它内部有一个基准电路，产生周期为20ms，宽度为1.5ms的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。
最后，电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。
当电机转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为0，电机停止转动。
图1舵机的控制要求
舵机的控制信号是PWM信号，利用占空比的变化改变舵机的位置。
一般舵机的控制要求如图1所示。
单片机实现舵机转角控制
可以使用FPGA、模拟电路、单片机来产生舵机的控制信号，但FPGA成本高且电路复杂。
对于脉宽调制信号的脉宽变换，常用的一种方法是采用调制信号获取有源滤波后的直流电压，但是需要50Hz(周期是20ms)的信号，这对运放器件的选择有较高要求，从电路体积和功耗考虑也不易采用。
5mV以上的控制电压的变化就会引起舵机的抖动，对于机载的测控系统而言，电源和其他器件的信号噪声都远大于5mV，所以滤波电路的精度难以达到舵机的控制精度要求。
也可以用单片机作为舵机的控制单元，使PWM信号的脉冲宽度实现微秒级的变化，从而提高舵机的转角精度。
单片机完成控制算法，再将计算结果转化为PWM信号输出到舵机，由于单片机系统是一个数字系统，其控制信号的变化完全依靠硬件计数，所以受外界干扰较小，整个系统工作可靠。
单片机系统实现对舵机输出转角的控制，必须首先完成两个任务：首先是产生基本的PWM周期信号，本设计是产生20ms的周期信号；其次是脉宽的调整，即单片机模拟PWM信号的输出，并且调整占空比。
当系统中只需要实现一个舵机的控制，采用的控制方式是改变单片机的一个定时器中断的初值，将20ms分为两次中断执行，一次短定时中断和一次长定
时中断。
这样既节省了硬件电路，也减少了软件开销，控制系统工作效率和控制精度都很高。
具体的设计过程：例如想让舵机转向左极限的角度，它的正脉冲为2ms，则负脉冲为20ms-2ms=18ms，所以开始时在控制口发送高电平，然后设置定时器在2ms后发生中断，中断发生后，在中断程序里将控制口改为低电平，并将中断时间改为18ms，再过18ms进入下一次定时中断，再将控制口改为高电平，并将定时器初值改为2ms，等待下次中断到来，如此往复实现PWM信号输出到舵机。
用修改定时器中断初值的方法巧妙形成了脉冲信号，调整时间段的宽度便可使伺服机灵活运动。
为保证软件在定时中断里采集其他信号，并且使发生PWM信号的程序不影响中断程序的运行(如果这些程序所占用时间过长，有可能会发生中断程序还未结束，下次中断又到来的后果)，所以需要将采集信号的函数放在长定时中断过程中执行，也就是说每经过两次中断执行一次这些程序，执行的周期还是
20ms。
软件流程如图2所示。
如图2产生PWM信号的软件流程
如果系统中需要控制几个舵机的准确转动，可以用单片机和计数器进行脉冲计数产生PWM信号。
脉冲计数可以利用51单片机的内部计数器来实现，但是从软件系统的稳定性和程序结构的合理性看，宜使用外部的计数器，还可以提高CPU的工作效率。
实验后从精度上考虑，对于FUTABA系列的接收机，当采用1MHz的外部晶振时，其控制电压幅值的变化为0.6mV，而且不会出现误差积累，可以满足控制舵机的要求。
最后考虑数字系统的离散误差，经估算误差的范围在±0.3%内，所以采用单片机和8253、8254这样的计数器芯片的PWM信号产生电路是可
靠的。
图3是硬件连接图。
图3PWA信号的计数和输出电路
基于8253产生PWM信号的程序主要包括三方面内容：一是定义8253寄存器的地址，二是控制字的写入，三是数据的写入。
软件流程如图4所示，具体代码如下。
//关键程序及注释：
//定时器T0中断，向8253发送控制字和数据
void T0Int() interrupt 1
{
TH0 = 0xB1;
TL0 = 0xE0; //20ms的时钟基准
//先写入控制字，再写入计数值
SERVO0 = 0x30; //选择计数器0，写入控制字
PWM0 = BUF0L; //先写低，后写高
PWM0 = BUF0H;
SERVO1 = 0x70; //选择计数器1，写入控制字
PWM1 = BUF1L;
PWM1 = BUF1H;
SERVO2 = 0xB0; //选择计数器2，写入控制字
PWM2 = BUF2L;
PWM2 = BUF2H;
}
图4基于8253产生PWA信号的软件流程
当系统的主要工作任务就是控制多舵机的工作，并且使用的舵机工作周期均为20ms时，要求硬件产生的多路PWM波的周期也相同。
使用51单片机的内部定时器产生脉冲计数，一般工作正脉冲宽度小于周期的1/8，这样可以在1个周期内分时启动各路PWM波的上升沿，再利用定时器中断T0确定各路PWM波的输出宽度，定时器中断T1控制20ms的基准时间。
第1次定时器中断T0按20ms的 1/8设置初值，并设置输出I/O口，第1次T0定时中断响应后，将当前输出I/O口对应的引脚输出置高电平，设置该路输出正脉冲宽度，并启动第2次定时器中断，输出I/O口指向下一个输出
口。
第2次定时器定时时间结束后，将当前输出引脚置低电平，设置此中断周期为20ms的1/8减去正脉冲的时间，此路PWM信号在该周期中输出完毕，往复输出。
在每次循环的第16次(2×8=16)中断实行关定时中断T0的操作，最后就可以实现8路舵机控制信号的输出。
也可以采用外部计数器进行多路舵机的控制，但是因为常见的8253、8254芯片都只有3个计数器，所以当系统需要产生多路PWM信号时，使用上述方法可以减少电路，降低成本，也可以达到较高的精度。
调试时注意到由于程序中脉冲宽度的调整是靠调整定时器的初值，中断程序也被分成了8个状态周期，并且需要严格的周期循环，而且运行其他中断程序代码的时间需要严格把握。
在实际应用中，采用51单片机简单方便地实现了舵机控制需要的PWM信号。
对机器人舵机控制的测试表明，舵机控制系统工作稳定，PWM占空比
(0.5～2.5ms 的正脉冲宽度)和舵机的转角(-90°～90°)线性度较好。
控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片，获得直流偏置电压。
它内部有一个基准电路，产生周期为20ms，宽度为1.5ms的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。
最后，电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。
当电机转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为0，电机停止转动。
精品文档
舵机的控制一般需要一个20ms左右的时基脉冲，该脉冲的高电平部分一般为0.5ms-2.5ms范围内的角度控制脉冲部分，总间隔为2ms。
以180度角度伺服为例，那么对应的控制关系是这样的：
0.5ms--------------0度；
1.0ms------------45度；
1.5ms------------90度；
2.0ms-----------135度；
2.5ms-----------180度；
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