Подключение акселерометра/гироскопа MPU6050 к плате STM32 Blue Pill: схема и программа

В этой статье мы рассмотрим как измерить угол наклона с помощью модуля MPU6050 и STM32F103C8. Это можно сделать, просто подключив 6-осевой гироскоп/акселерометр MPU6050 к плате STM32. Акселерометр будет передавать на плату STM32 силы ускорения вдоль осей X, Y и Z. Нам нужно преобразовать эти значения в трехмерный угол X, Y, Z, чтобы определить трехмерную ориентацию датчика. Измеренный угол наклона выводится на экран OLED дисплея.

Гироскоп измеряет скорость вращения или скорость изменения углового положения с течением времени по осям X, Y и Z. Он использует технологию MEMS и эффект Кориолиса для проведения измерений. Выходные данные гироскопа выражаются в градусах в секунду, поэтому для получения углового положения нам просто нужно интегрировать угловую скорость.

Ранее на нашем сайте мы рассматривали подключение модуля MPU6050 к следующим микроконтроллерам (платам):

Необходимые компоненты

Плата разработки STM32F103C8 (STM32 Blue Pill) (купить на AliExpress).
Модуль акселерометра и гироскопа MPU6050 (купить на AliExpress).
OLED дисплей с интерфейсом I2C и диагональю экрана 0.96 дюйма (купить на AliExpress - для данного проекта выбирайте вариант дисплея с 4 контактами).
Макетная плата.
Соединительные провода.

Реклама: ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН: 7703380158

Датчик гироскопа/акселерометра MPU6050

Датчик InvenSense MPU-6050 содержит акселерометр MEMS и гироскоп MEMS в одном чипе. Он очень точный, так как поддерживает 16-битное аналого-цифровое преобразование для каждого канала. Поэтому он одновременно захватывает каналы x, y и z. Датчик использует шину I2C для взаимодействия с Arduino.

MPU-6050 не дорогой, особенно учитывая тот факт, что он сочетает в себе и акселерометр, и гироскоп.

Распиновка MPU6050

Модуль MPU-6050 имеет 8 контактов:
INT: контакт цифрового выхода прерывания.
AD0: контакт младшего разряда адреса ведомого устройства I2C. Это 0-й бит в 7-битном адресе ведомого устройства. При подключении к VCC он считывается как логическая единица, и адрес ведомого устройства изменяется.
XCL: вспомогательный контакт последовательной синхронизации. Этот контакт используется для подключения других датчиков с интерфейсом I2C к контакту SCL к MPU-6050.
XDA: вспомогательный контакт последовательных данных. Этот контакт используется для подключения других датчиков с интерфейсом I2C к контакту SDA к MPU-6050.
SCL: контакт последовательной синхронизации. Подключите этот контакт к контакту SCL микроконтроллера.
SDA: контакт последовательных данных. Подключите этот контакт к контакту SDA микроконтроллера.
GND: контакт общего провода (земли). Подключите этот контакт к общему проводу схемы.
VCC: контакт питания. Подключите этот контакт к источнику питания +5 В постоянного тока.

3-осевой гироскоп

MPU6050 состоит из 3-осевого гироскопа с технологией микроэлектромеханической системы (MEMS). Он используется для определения скорости вращения по осям X, Y, Z, как показано на рисунке ниже.

3-осевой акселерометр

MPU6050 состоит из 3-осевого акселерометра с технологией микроэлектромеханики (MEMS). Он используется для определения угла наклона или уклона по осям X, Y и Z, как показано на рисунке ниже.

Схема проекта

Схема подключения акселерометра/гироскопа MPU6050 к плате STM32F103C8 (Blue Pill) представлена на следующем рисунке. Схему можно собрать на макетной плате.

MPU6050 и OLED-дисплей являются модулями I2C. Поэтому нам нужно всего 2 провода для их сопряжения с платой STM32. Итак, подключите контакты последовательных данных (SDA) к контакту B7 платы STM32F103C8, а контакты синхронизации (SCL) к контакту B6 платы STM32F103C8. Подайте питание 3,3 В на оба модуля.

Исходный код программы

Код программы для сопряжения модуля MPU6050 с платой STM32 приведены ниже. Для компиляции кода нам понадобится несколько библиотек. Поэтому скачайте библиотеки по ссылкам ниже и добавьте их в Arduino IDE.

Adafruit_SSD1306: https://github.com/adafruit/Adafruit_SSD1306
Adafruit_GFX: https://github.com/adafruit/Adafruit-GFX-Library

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
 
#define SCREEN_WIDTH 128  // OLED display width, in pixels
#define SCREEN_HEIGHT 64  // OLED display height, in pixels
#define OLED_RESET    -1  // Reset pin # (or -1 if sharing reset pin)
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);
 
const int MPU_addr=0x68;
int16_t AcX,AcY,AcZ,Tmp,GyX,GyY,GyZ;
 
int minVal=265;
int maxVal=402;
 
double x;
double y;
double z;
 
void setup(){
Wire.begin();
Wire.beginTransmission(MPU_addr);
Wire.write(0x6B);
Wire.write(0);
Wire.endTransmission(true);
Serial.begin(9600);
 
if(!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C)) 
{ 
    Serial.println(F("SSD1306 allocation failed"));
    for(;;); // Don't proceed, loop forever
}
 display.display();
 delay(2);
 display.clearDisplay();
 
 display.clearDisplay();
 display.setTextColor(WHITE);
 display.setTextSize(2);
 display.setCursor(0,5);
 display.print("MPU Angles");
 display.display();
 delay(3000);
 
}
void loop()
{
Wire.beginTransmission(MPU_addr);
Wire.write(0x3B);
Wire.endTransmission(false);
Wire.requestFrom(MPU_addr,14,true);
AcX=Wire.read()<<8|Wire.read();
AcY=Wire.read()<<8|Wire.read();
AcZ=Wire.read()<<8|Wire.read();
int xAng = map(AcX,minVal,maxVal,-90,90);
int yAng = map(AcY,minVal,maxVal,-90,90);
int zAng = map(AcZ,minVal,maxVal,-90,90);
 
x= RAD_TO_DEG * (atan2(-yAng, -zAng)+PI);
y= RAD_TO_DEG * (atan2(-xAng, -zAng)+PI);
z= RAD_TO_DEG * (atan2(-yAng, -xAng)+PI);
 
Serial.print("AngleX= ");
Serial.println(x);
 
Serial.print("AngleY= ");
Serial.println(y);
 
Serial.print("AngleZ= ");
Serial.println(z);
Serial.println("-----------------------------------------");
 
display.clearDisplay();
display.setTextSize(2);
display.setCursor(0,0);
display.print("X: ");
display.println(x);
 
display.setTextSize(2);
display.setCursor(0,20);
display.print("Y: ");
display.println(y);
 
display.setTextSize(2);
display.setCursor(0,40);
display.print("Z: ");
display.println(z);
display.display();
 
delay(1000);
}

#include <Wire.h>

#include <Adafruit_GFX.h>

#include <Adafruit_SSD1306.h>

#define SCREEN_WIDTH 128 // OLED display width, in pixels

#define SCREEN_HEIGHT 64 // OLED display height, in pixels

#define OLED_RESET -1 // Reset pin # (or -1 if sharing reset pin)

Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);

const int MPU_addr=0x68;

int16_t AcX,AcY,AcZ,Tmp,GyX,GyY,GyZ;

int minVal=265;

int maxVal=402;

double x;

double y;

double z;

void setup(){

Wire.begin();

Wire.beginTransmission(MPU_addr);

Wire.write(0x6B);

Wire.write(0);

Wire.endTransmission(true);

Serial.begin(9600);

if(!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C))

{

Serial.println(F("SSD1306 allocation failed"));

for(;;); // Don't proceed, loop forever

}

display.display();

delay(2);

display.clearDisplay();

display.setTextColor(WHITE);

display.setTextSize(2);

display.setCursor(0,5);

display.print("MPU Angles");

display.display();

delay(3000);

}

void loop()

{

Wire.beginTransmission(MPU_addr);

Wire.write(0x3B);

Wire.endTransmission(false);

Wire.requestFrom(MPU_addr,14,true);

AcX=Wire.read()<<8|Wire.read();

AcY=Wire.read()<<8|Wire.read();

AcZ=Wire.read()<<8|Wire.read();

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

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

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

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

y= RAD_TO_DEG * (atan2(-xAng, -zAng)+PI);

z= RAD_TO_DEG * (atan2(-yAng, -xAng)+PI);

Serial.print("AngleX= ");

Serial.println(x);

Serial.print("AngleY= ");

Serial.println(y);

Serial.print("AngleZ= ");

Serial.println(z);

Serial.println("-----------------------------------------");

display.clearDisplay();

display.setTextSize(2);

display.setCursor(0,0);

display.print("X: ");

display.println(x);

display.setTextSize(2);

display.setCursor(0,20);

display.print("Y: ");

display.println(y);

display.setTextSize(2);

display.setCursor(0,40);

display.print("Z: ");

display.println(z);

display.display();

delay(1000);

}

Тестирование работы проекта

Итак, как только код загружен в плату, вы можете нажать на последовательный монитор, чтобы проверить работу проекта. Вам нужно наклонить гироскоп/акселерометр MPU6050, чтобы определить угловое положение осей X, Y и Z.

Также же измеренные углы наклона можно наблюдать и на экране OLED-дисплея.

(Проголосуй первым!)

Загрузка...

69 просмотров

Подключение акселерометра/гироскопа MPU6050 к плате STM32F103C8 (Blue Pill)

Необходимые компоненты