如何使用MPU6050和Arduino構(gòu)建一個數(shù)字量角器

　　MPU6050是一款集成了 IC 3 軸加速度計和 3 軸陀螺儀的單元。它還包含一個溫度傳感器和一個 DCM 來執(zhí)行復(fù)雜的任務(wù)。MPU6050 常用于構(gòu)建無人機(jī)和其他遠(yuǎn)程機(jī)器人，如自平衡機(jī)器人。在這個項目中，我們將使用MPU6050 和 Arduino構(gòu)建一個數(shù)字量角器。

　　什么是加速度計和陀螺儀傳感器？

　　加速度計用于測量加速度。它實際上感應(yīng)靜態(tài)和動態(tài)加速度。例如，手機(jī)使用加速度傳感器來感知手機(jī)處于橫向模式還是縱向模式。

　　陀螺儀用于測量角速度，該角速度使用地球重力來確定運動中物體的方向。角速度是旋轉(zhuǎn)體角位置的變化率。

　　例如，今天的手機(jī)使用陀螺儀傳感器根據(jù)手機(jī)的方位來玩手機(jī)游戲。此外，VR 耳機(jī)使用陀螺儀傳感器具有 360 度視圖

　　因此，雖然加速度計可以測量線性加速度，但陀螺儀可以幫助找到旋轉(zhuǎn)加速度。當(dāng)使用兩個傳感器作為單獨的模塊時，很難找到方向、位置和速度。但是通過組合這兩個傳感器，它可以作為一個慣性測量單元（IMU）。因此，在MPU6050 模塊中，加速度計和陀螺儀存在于單個 PCB 上，以查找方向、位置和速度。

　　應(yīng)用：

　　用于無人機(jī)方向控制

　　自平衡機(jī)器人

　　機(jī)械臂控制

　　傾斜傳感器

　　用于手機(jī)、視頻游戲機(jī)

　　人形機(jī)器人

　　用于飛機(jī)、汽車等。

　　MPU6050 加速度計和陀螺儀傳感器模塊

　　MPU6050 是一種微機(jī)電系統(tǒng) （ MEMS ），內(nèi)部包含一個 3 軸加速度計和 3 軸陀螺儀。它也有溫度傳感器。

　　它可以測量：

　　加速

　　速度

　　方向

　　移位

　　溫度

　　該模塊內(nèi)部還有一個（DMP）數(shù)字運動處理器，其功能強(qiáng)大到足以執(zhí)行復(fù)雜的計算，從而為微控制器騰出工作。

　　該模塊還有兩個輔助引腳，可用于連接外部 IIC 模塊，如磁力計。由于模塊的 IIC 地址是可配置的，因此可以使用 AD0 引腳將多個 MPU6050 傳感器連接到微控制器。

　　特點和規(guī)格：

　　電源：3-5V

　　通訊方式：I2C協(xié)議

　　內(nèi)置 16 位 ADC 提供高精度

　　內(nèi)置 DMP 提供高計算能力

　　可用于連接其他 IIC 設(shè)備，如磁力計

　　可配置的 IIC 地址

　　內(nèi)置溫度傳感器

　　MPU6050的管腳：

　　我們之前使用MPU6050 和 Arduino來構(gòu)建自平衡機(jī)器人和測斜儀。

　　所需組件

　　Arduino UNO

　　MPU6050陀螺儀模塊

　　16x2 液晶顯示器

　　電位器 10k

　　SG90-伺服電機(jī)

　　量角器圖像

　　電路原理圖

　　這個DIY Arduino 量角器的電路圖如下所示：

　　Arduino UNO 和 MPU6050 之間的電路連接：

　　Arduino UNO 和伺服電機(jī)之間的電路連接：

　　Arduino UNO 和 16x2 LCD 之間的電路連接：

　　編程說明

　　這里伺服電機(jī)與 Arduino 連接，其軸投影在量角器圖像上，指示傾斜 MPU6050 的角度。

　　首先包括所有必需的庫 - 用于使用伺服的伺服電機(jī)庫、用于使用 LCD 的 LCD 庫和用于使用 I2C 通信的 Wire 庫。

　　MPU6050 使用I2C 通信，因此，它只能連接到 Arduino 的 I2C 引腳。因此，Wire.h庫用于建立 Arduino UNO 和 MPU6050 之間的通信。我們之前將 MPU6050 與 Arduino 連接，并在 16x2 LCD 上顯示 x、y、z 坐標(biāo)值。

#include                
#include  
#include

接下來定義與 Arduino UNO 連接的 LCD 顯示引腳 RS、E、D4、D5、D6、D7。

液晶液晶(2,3,4,5,6,7);

接下來定義 MPU6050 的 I2C 地址。

常量 int MPU_addr=0x68;

然后初始化myservo對象以使用 Servo 類和三個變量來存儲 X、Y 和 Z 軸值。

伺服myservo；                
int16_t 軸_X，軸_Y，軸_Z；

下一個最小值和最大值設(shè)置為 265 和 402，用于測量從 0 到 360 的角度。

int minVal=265; 
詮釋 maxVal=402；

無效設(shè)置（）：

在void setup函數(shù)中，首先啟動 I2C 通信，并使用地址為 0x68 的 MPU6050 開始傳輸。

  Wire.begin();            
  Wire.beginTransmission(MPU_addr);

通過寫入 0x6B 將 MPU6050 置于睡眠模式，然后通過寫入 0 喚醒它

Wire.write(0x6B);                   
Wire.write(0);

使MPU6050激活后，結(jié)束傳輸

Wire.endTransmission(true);

此處伺服電機(jī)的 PWM 引腳與 Arduino UNO 引腳 9 相連。

  myservo.attach(9);

一旦我們給電路加電，液晶顯示屏就會顯示一條歡迎消息，并在 3 秒后清除它?

lcd.開始（16,2）；//將 LCD 設(shè)置為 16X2 模式
  lcd.print("CIRCUIT DIGEST");  
  延遲（1000）；
  lcd.clear(); 
  lcd.setCursor(0,0); 
  lcd.print("Arduino"); 
  lcd.setCursor(0,1); 
  lcd.print("MPU6050"); 
  延遲（3000）；
lcd.clear();

無效循環(huán)（）：

同樣，I2C 通信是從 MPU6050 開始的。

Wire.beginTransmission(MPU_addr);

然后從寄存器 0x??3B (ACCEL_XOUT_H) 開始????????????

Wire.write(0x3B);

現(xiàn)在，通過將結(jié)束傳輸設(shè)置為 false 重新啟動該過程，但連接處于活動狀態(tài)。

Wire.endTransmission(false);

之后，現(xiàn)在從 14 個寄存器請求數(shù)據(jù)。

Wire.requestFrom(MPU_addr,14,true);

現(xiàn)在獲得尊重的軸寄存器值（x，y，z）并將其存儲在變量axis_X，axis_Y，axis_Z中。

  axis_X=Wire.read()<<8|Wire.read(); 
  axis_Y=Wire.read()<<8|Wire.read(); 
  axis_Z=Wire.read()<<8|Wire.read();

然后將這些值從 265 映射到 402 為 -90 到 90。這對所有三個軸都完成了。?

    int xAng = map(axis_X,minVal,maxVal,-90,90); 
    int yAng = map(axis_Y,minVal,maxVal,-90,90); 
    int zAng = map(axis_Z,minVal,maxVal,-90,90);

下面給出了以度（0 到 360）為單位計算 x 值的公式。這里我們只轉(zhuǎn)換 x，因為伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)是基于 x 值移動的。

x= RAD_TO_DEG * (atan2(-yAng, -zAng)+PI);

X 角度值，從 0 到 360 度，轉(zhuǎn)換為 0 到 180。

int pos = map(x,0,180,0,180);

然后寫入角度值以在量角器圖像上旋轉(zhuǎn)伺服并將這些值打印在 16x2 LCD 顯示器上。????

myservo.write(pos);         
lcd.setCursor(0,0); 
lcd.print("角度"); 
lcd.setCursor(0,1); 
lcd.print(x);               
延遲（500）；
lcd.clear();

#include //包含用于使用伺服的伺服電機(jī)庫

#include //包含用于使用 LCD 的 LCD 庫

#include //包含用于使用 I2C 的 WIre 庫

液晶液晶(2,3,4,5,6,7); //定義LCD顯示引腳RS,E,D4,D5,D6,D7

常量 int MPU_addr=0x68; //I2C MPU6050地址

伺服myservo；//類伺服的myservo對象

int16_t 軸_X，軸_Y，軸_Z；

int minVal=265;

詮釋 maxVal=402；

雙x;

雙 y;

雙z；

整數(shù)位置 = 0；

void setup()

{

Wire.begin(); //開始 I2C 通信

Wire.beginTransmission(MPU_addr); //使用 MPU6050 開始傳輸

Wire.write(0x6B); //將 MPU6050 置于睡眠模式

Wire.write(0); //將 MPU6050 置于電源模式

Wire.endTransmission(true); //結(jié)束

傳輸 myservo.attach(9);

//UNO lcd.begin(16,2)中的伺服 PWM 引腳為 9 ；//將 LCD 設(shè)置為 16X2 模式

lcd.print("CIRCUIT DIGEST");

延遲（1000）；

lcd.clear();

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("Arduino");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("MPU6050");

延遲（2000）；

lcd.clear();

}

無效循環(huán)（）

{

Wire.beginTransmission（MPU_addr）；//開始 I2C 傳輸

Wire.write(0x3B); //從寄存器 0x??3B (ACCEL_XOUT_H) 開始

Wire.endTransmission(false);

Wire.requestFrom(MPU_addr,14,true); //向MPU6050請求14個寄存器

axis_X=Wire.read()<<8|Wire.read(); //獲取0x3B (ACCEL_XOUT_H) & 0x3C (ACCEL_XOUT_L)

axis_Y=Wire.read()<<8|Wire.read(); //0x3B (ACCEL_YOUT_H) & 0x3C (ACCEL_YOUT_L)

axis_Z=Wire.read()<<8|Wire.read(); //0x3B (ACCEL_ZOUT_H) & 0x3C (ACCEL_ZOUT_L)

int xAng = map(axis_X,minVal,maxVal,-90,90);

int yAng = map(axis_Y,minVal,maxVal,-90,90);

int zAng = map(axis_Z,minVal,maxVal,-90,90);

x= RAD_TO_DEG * (atan2(-yAng, -zAng)+PI); //計算度數(shù)x值的公式

int pos = map(x,0,180,0,180); // 因為 X 值是從 0 到 360 度

myservo.write(pos); // 將獲得的角度 0 到 180 寫入伺服

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("角度");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print(x);

延遲（500）；

lcd.clear();

}
?

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