步驟1：MPU-6050模塊

MPU-6050模塊具有8個引腳，

INT：中斷數(shù)字輸出引腳。

AD0： I2C從地址LSB引腳。這是設(shè)備7位從機地址中的第0位。如果連接到VCC，則將其讀為邏輯1，并且從機地址更改。

XCL：輔助串行時鐘引腳。此引腳用于將其他具有I2C接口功能的傳感器SCL引腳連接到MPU-6050。

XDA：輔助串行數(shù)據(jù)引腳。該引腳用于將其他啟用I2C接口的傳感器SDA引腳連接到MPU-6050。

SCL：串行時鐘引腳。將此引腳連接到微控制器的SCL引腳。 SDA：串行數(shù)據(jù)引腳。將此引腳連接到微控制器的SDA引腳。

GND：接地引腳。將此引腳接地。

VCC：電源引腳。將此引腳連接到+ 5V DC電源。 MPU-6050模塊的從站地址（當(dāng)AD0 = 0時，即未連接到Vcc）為

從站寫地址（SLA + W）： 0xD0

從站讀取地址（SLA + R）： 0xD1

步驟2：計算

MPU6050模塊的陀螺儀和加速度計傳感器數(shù)據(jù)由2的補碼形式的16位原始數(shù)據(jù)組成。

MPU6050模塊的溫度傳感器數(shù)據(jù)由16位數(shù)據(jù)組成（不是2的補碼形式）。

現(xiàn)在假設(shè)我們選擇了

-加速度計滿量程范圍+/- 2g，靈敏度比例因子為16，384 LSB（Count）/g。

-陀螺儀的滿量程范圍為+/- 250°/s，靈敏度比例因子為131 LSB（計數(shù)）/°/s。然后，

要獲取傳感器原始數(shù)據(jù)，我們首先需要對加速度計和陀螺儀的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行2的補碼運算。在獲得傳感器原始數(shù)據(jù)之后，我們可以通過將傳感器原始數(shù)據(jù)除以它們的靈敏度比例因子來計算加速度和角速度，方法如下：

以g（g力）計的加速度計值

ul》

沿X軸的加速度=（加速度計X軸原始數(shù)據(jù)/16384）g。

沿Y軸的加速度=（加速度計Y軸原始數(shù)據(jù)/16384）g。

沿Z軸的加速度=（加速度計Z軸原始數(shù)據(jù)/16384）g。

陀螺儀值，以°/s（每秒度）為單位

沿X軸的角速度=（陀螺儀X軸原始數(shù)據(jù)/131）°/s。

沿Y軸的角速度=（陀螺儀Y軸原始數(shù)據(jù)/131）°/s。

沿Z軸的角速度=（陀螺儀Z軸原始數(shù)據(jù)/131）°/s。

以°/c為單位的溫度值（每度攝氏度）

以攝氏度為單位的溫度=（（溫度傳感器數(shù)據(jù)）/340 + 36.53）°/c。

例如

假設(shè)在2‘補碼之后得到加速度計X軸原始值= +15454

然后Ax = +15454/16384 = 0.94 g。

更多

所以我們知道我們在+/- 2G和+/- 250deg/s的靈敏度下運行，但是我們的值如何與這些加速度/角度相對應(yīng)。

這兩者都是直線圖，我們可以從中得出結(jié)果，對于1G，我們將讀取16384，對于1deg/sec，我們將讀取131.07（盡管由于二進(jìn)制，0.07將被忽略），這些值只是通過繪制直線圖得出的在32767時2G在-32768時為-2G，在250/-250時為-2G。

所以現(xiàn)在我們知道了靈敏度值（16384和131.07），我們只需要減去這些值的偏移量即可。然后

這些對于X和Y值都適用，但是由于Z記錄為1G而不是0，因此在除以靈敏度之前，我們需要減去1G（16384）。

步驟3：MPU6050-Atmega328p連接

。..

連接如下：-

MPU6050 《======》 Arduino Nano。

VCC 《====== 》 5v輸出引腳

GND 《======》接地引腳

SDA 《======》 A4引腳//串行數(shù)據(jù)

SCL 《======》 A5引腳//串行時鐘

俯仰和橫滾計算：

滾動是圍繞旋轉(zhuǎn)x軸和螺距是沿y軸的旋轉(zhuǎn)。

結(jié)果以弧度為單位。 （乘以180并除以pi即可轉(zhuǎn)換為度）

步驟4：代碼和說明

#include

const int MPU=0x68; //I2C address of the MPU-6050

int16_t AcX，AcY，AcZ，Tmp，GyX，GyY，GyZ; //16-bit integers

int AcXcal，AcYcal，AcZcal，GyXcal，GyYcal，GyZcal，tcal; //calibration variables

double t，tx，tf，pitch，roll;

void setup（）

{

Wire.begin（）; //initiate wire library and I2C

Wire.beginTransmission（MPU）; //begin transmission to I2C slave device

Wire.write（0x6B）; // PWR_MGMT_1 register

Wire.write（0）; // set to zero （wakes up the MPU-6050）

Wire.endTransmission（true）; //ends transmission to I2C slave device

Serial.begin（9600）; //serial communication at 9600 bauds

}

void loop（）

{

Wire.beginTransmission（MPU）; //begin transmission to I2C slave device

Wire.write（0x3B）; // starting with register 0x3B （ACCEL_XOUT_H）

Wire.endTransmission（false）; //restarts transmission to I2C slave device

Wire.requestFrom（MPU，14，true）; //request 14 registers in total

//Acceleration data correction

AcXcal = -950;

AcYcal = -300;

AcZcal = 0;

//Temperature correction

tcal = -1600;

//Gyro correction

GyXcal = 480;

GyYcal = 170;

GyZcal = 210;

//read accelerometer data

AcX=Wire.read（）《《8|Wire.read（）; // 0x3B （ACCEL_XOUT_H） 0x3C （ACCEL_XOUT_L）

AcY=Wire.read（）《《8|Wire.read（）; // 0x3D （ACCEL_YOUT_H） 0x3E （ACCEL_YOUT_L）

AcZ=Wire.read（）《《8|Wire.read（）; // 0x3F （ACCEL_ZOUT_H） 0x40 （ACCEL_ZOUT_L）

//read temperature data

Tmp=Wire.read（）《《8|Wire.read（）; // 0x41 （TEMP_OUT_H） 0x42 （TEMP_OUT_L）

//read gyroscope data

GyX=Wire.read（）《《8|Wire.read（）; // 0x43 （GYRO_XOUT_H） 0x44 （GYRO_XOUT_L）

GyY=Wire.read（）《《8|Wire.read（）; // 0x45 （GYRO_YOUT_H） 0x46 （GYRO_YOUT_L）

GyZ=Wire.read（）《《8|Wire.read（）; // 0x47 （GYRO_ZOUT_H） 0x48 （GYRO_ZOUT_L）

//temperature calculation

tx = Tmp + tcal;

t = tx/340 + 36.53; //equation for temperature in degrees C from datasheet

tf = （t * 9/5） + 32; //fahrenheit

//get pitch/roll

getAngle（AcX，AcY，AcZ）;

//printing values to serial port

Serial.print（“Angle： ”）;

Serial.print（“Pitch = ”）; Serial.print（pitch）;

Serial.print（“ Roll = ”）; Serial.println（roll）;

Serial.print（“Accelerometer： ”）;

Serial.print（“X = ”）; Serial.print（AcX + AcXcal）;

Serial.print（“ Y = ”）; Serial.print（AcY + AcYcal）;

Serial.print（“ Z = ”）; Serial.println（AcZ + AcZcal）;

Serial.print（“Temperature in celsius = ”）; Serial.print（t）;

Serial.print（“ fahrenheit = ”）; Serial.println（tf）;

Serial.print（“Gyroscope： ”）;

Serial.print（“X = ”）; Serial.print（GyX + GyXcal）;

Serial.print（“ Y = ”）; Serial.print（GyY + GyYcal）;

Serial.print（“ Z = ”）; Serial.println（GyZ + GyZcal）;

delay（1000）;

}

//function to convert accelerometer values into pitch and roll

void getAngle（int Ax，int Ay，int Az）

{

double x = Ax;

double y = Ay;

double z = Az; pitch = atan（x/sqrt（（y*y） + （z*z）））; //pitch calculation

roll = atan（y/sqrt（（x*x） + （z*z）））; //roll calculation

//converting radians into degrees

pitch = pitch * （180.0/3.14）;

roll = roll * （180.0/3.14） ;

}

-----------------------------------------------------------------------------------------------

Results：-

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Angle： Pitch = 88.89 Roll = -0.47

Accelerometer： X = 15974 Y = -440 Z = 312

Temperature in celsius = 29.38 fahrenheit = 84.88

Gyroscope： X = -111 Y = 341 Z = 211

Angle： Pitch = 89.41 Roll = -0.27

Accelerometer： X = 16102 Y = -380 Z = 172

Temperature in celsius = 29.42 fahrenheit = 84.96

Gyroscope： X = -115 Y = 373 Z = 228

Angle： Pitch = 89.28 Roll = -0.34

Accelerometer： X = 16058 Y = -400 Z = 204

Temperature in celsius = 29.42 fahrenheit = 84.96

Gyroscope： X = -98 Y = 354 Z = 224

Angle： Pitch = 88.83 Roll = -0.54

Accelerometer： X = 15978 Y = -460 Z = 320

Temperature in celsius = 29.33 fahrenheit = 84.79

Gyroscope： X = -124 Y = 376 Z = 207

Angle： Pitch = 89.21 Roll = -0.31

Accelerometer： X = 15978 Y = -392 Z = 228

Temperature in celsius = 29.42 fahrenheit = 84.96

Gyroscope： X = -121 Y = 364 Z = 189

Angle： Pitch = 89.00 Roll = -0.56

Accelerometer： X = 15890 Y = -464 Z = 260

Temperature in celsius = 29.38 fahrenheit = 84.88

Gyroscope： X = -111 Y = 361 Z = 221

Angle： Pitch = 88.67 Roll = -0.65

Accelerometer： X = 16018 Y = -492 Z = 360

Temperature in celsius = 29.38 fahrenheit = 84.88

Gyroscope： X = -130 Y = 340 Z = 216

Angle： Pitch = 88.53 Roll = -0.43

Accelerometer： X = 16110 Y = -428 Z = 432

Temperature in celsius = 29.42 fahrenheit = 84.96

Gyroscope： X = -92 Y = 380 Z = 217

Angle： Pitch = 88.85 Roll = -0.60

Accelerometer： X = 15930 Y = -476 Z = 304

Temperature in celsius = 29.47 fahrenheit = 85.05

Gyroscope： X = -102 Y = 374 Z = 219

Angle： Pitch = 88.87 Roll = -0.24

Accelerometer： X = 16222 Y = -372 Z = 344

Temperature in celsius = 29.52 fahrenheit = 85.13

Gyroscope： X = -96 Y = 351 Z = 226

Angle： Pitch = 89.05 Roll = -0.26

Accelerometer： X = 15970 Y = -376 Z = 284

Temperature in celsius = 29.38 fahrenheit = 84.88

Gyroscope： X = -105 Y = 367 Z = 201

Angle： Pitch = 89.13 Roll = -0.62

Accelerometer： X = 16034 Y = -484 Z = 200

Temperature in celsius = 29.52 fahrenheit = 85.13

Gyroscope： X = -110 Y = 391 Z = 207

Angle： Pitch = 88.98 Roll = -0.51

Accelerometer： X = 16178 Y = -452 Z = 280

Temperature in celsius = 29.47 fahrenheit = 85.05

Gyroscope： X = -117 Y = 379 Z = 221

Angle： Pitch = 89.27 Roll = -0.43

Accelerometer： X = 16066 Y = -428 Z = 192

Temperature in celsius = 29.42 fahrenheit = 84.96

Gyroscope： X = -101 Y = 359 Z = 208

Angle： Pitch = 89.31 Roll = -0.19

Accelerometer： X = 16150 Y = -356 Z = 212

Temperature in celsius = 29.52 fahrenheit = 85.13

Gyroscope： X = -115 Y = 361 Z = 189

Angle： Pitch = 88.76 Roll = -0.51

Accelerometer： X = 16026 Y = -452 Z = 348

Temperature in celsius = 29.42 fahrenheit = 84.96

Gyroscope： X = -139 Y = 368 Z = 192

Angle： Pitch = 88.57 Roll = -0.69

Accelerometer： X = 16086 Y = -504 Z = 388

Temperature in celsius = 29.33 fahrenheit = 84.79

Gyroscope： X = -118 Y = 352 Z = 214

步驟5：了解傾斜角

加速度計

地球的重力是恒定的加速度，力始終指向降到地球中心。

當(dāng)加速度計與重力平行時，測得的加速度將為1G，當(dāng)加速度計與重力垂直時，加速度將為0G。

傾斜角可以使用以下公式從測量的加速度中計算出：

θ= sin-1（測量的加速度/重力加速度）

陀螺儀

陀螺儀（又稱速率傳感器）用于測量角速度（ω）。

為了獲得機器人的傾斜角，我們需要將陀螺儀的數(shù)據(jù)如下式所示：

ω=dθ/dt，

θ=∫ωdt

Gyro和加速度傳感器Fusio n

在研究了陀螺儀和加速度計的特性之后，我們知道它們各有優(yōu)缺點。根據(jù)加速度計數(shù)據(jù)計算出的傾斜角具有較慢的響應(yīng)時間，而根據(jù)陀螺儀數(shù)據(jù)計算出的積分傾斜角會在一段時間內(nèi)發(fā)生漂移。換句話說，可以說加速度計數(shù)據(jù)對長期有用，而陀螺儀數(shù)據(jù)對短期有用。

責(zé)任編輯：wv