تتبع الحركة باستخدام MPU-6000 و Arduino Nano: 4 خطوات

2025 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2025-01-23 12:53

MPU-6000 عبارة عن مستشعر تتبع للحركة من 6 محاور يحتوي على مقياس تسارع ثلاثي المحاور وجيروسكوب ثلاثي المحاور مضمن فيه. هذا المستشعر قادر على التتبع الفعال للموضع الدقيق وموقع كائن ما في المستوى ثلاثي الأبعاد. يمكن استخدامه في الأنظمة التي تتطلب تحليل الموقع بأعلى دقة.

في هذا البرنامج التعليمي ، تم توضيح واجهة وحدة الاستشعار MPU-6000 مع اردوينو نانو. لقراءة قيم التسارع وزاوية الدوران ، استخدمنا اردوينو نانو مع محول I2c ، يجعل هذا المحول I2C الاتصال بوحدة المستشعر أسهل وأكثر موثوقية.

الخطوة 1: الأجهزة المطلوبة:

تشمل المواد التي نحتاجها لتحقيق هدفنا مكونات الأجهزة التالية:

1. MPU-6000

2. اردوينو نانو

3. كابل I2C

4. I2C Shield لاردوينو نانو

الخطوة 2: ربط الأجهزة:

يشرح قسم توصيل الأجهزة بشكل أساسي اتصالات الأسلاك المطلوبة بين المستشعر واردوينو نانو. يعد التأكد من التوصيلات الصحيحة ضرورة أساسية أثناء العمل على أي نظام للإخراج المطلوب. إذن ، الاتصالات المطلوبة هي كما يلي:

سيعمل MPU-6000 فوق I2C. فيما يلي مثال على مخطط الأسلاك ، يوضح كيفية توصيل كل واجهة من أجهزة الاستشعار.

خارج الصندوق ، تم تكوين اللوحة لواجهة I2C ، لذلك نوصي باستخدام هذا التوصيل إذا كنت غير مدرك.

كل ما تحتاجه هو أربعة أسلاك! مطلوب أربعة اتصالات فقط دبابيس Vcc و Gnd و SCL و SDA ويتم توصيلها بمساعدة كابل I2C.

هذه الوصلات موضحة في الصور أعلاه.

الخطوة الثالثة: رمز تتبع الحركة:

لنبدأ بكود اردوينو الآن.

أثناء استخدام وحدة الاستشعار مع اردوينو ، نقوم بتضمين مكتبة Wire.h. تحتوي مكتبة "Wire" على الوظائف التي تسهل اتصال i2c بين المستشعر ولوحة اردوينو.

يتم تقديم كود اردوينو بالكامل أدناه لراحة المستخدم:

#يشمل

// عنوان MPU-6000 I2C هو 0x68 (104)

#define العنوان 0x68

الإعداد باطل()

{

// تهيئة اتصال I2C كسيد

Wire.begin () ؛

// تهيئة الاتصال التسلسلي ، اضبط معدل الباود = 9600

Serial.begin (9600) ؛

// بدء نقل I2C

Wire.beginTransmission (العنوان) ؛

// حدد سجل تكوين جيروسكوب

Wire.write (0x1B) ؛

// نطاق المقياس الكامل = 2000 نقطة في الثانية

Wire.write (0x18) ؛

// إيقاف انتقال I2C

Wire.endTransmission () ؛

// بدء نقل I2C

Wire.beginTransmission (العنوان) ؛

// حدد سجل تكوين مقياس التسارع

Wire.write (0x1C) ؛

// نطاق المقياس الكامل = +/- 16 جم

Wire.write (0x18) ؛

// إيقاف انتقال I2C

Wire.endTransmission () ؛

// بدء نقل I2C

Wire.beginTransmission (العنوان) ؛

// حدد سجل إدارة الطاقة

Wire.write (0x6B) ؛

// PLL مع إشارة xGyro

Wire.write (0x01) ؛

// إيقاف انتقال I2C

Wire.endTransmission () ؛

تأخير (300) ؛

}

حلقة فارغة()

{

بيانات int غير الموقعة [6] ؛

// بدء نقل I2C

Wire.beginTransmission (العنوان) ؛

// حدد سجل البيانات

Wire.write (0x3B) ؛

// إيقاف انتقال I2C

Wire.endTransmission () ؛

// طلب 6 بايت من البيانات

Wire.request From (Addr، 6) ؛

// قراءة 6 بايت من البيانات

إذا (Wire.available () == 6)

{

البيانات [0] = Wire.read () ،

البيانات [1] = Wire.read () ،

البيانات [2] = Wire.read () ؛

البيانات [3] = Wire.read () ؛

البيانات [4] = Wire.read () ؛

البيانات [5] = Wire.read () ؛

}

// تحويل البيانات

int xAccl = بيانات [0] * 256 + بيانات [1] ؛

int yAccl = بيانات [2] * 256 + بيانات [3] ؛

int zAccl = بيانات [4] * 256 + بيانات [5] ؛

// بدء نقل I2C

Wire.beginTransmission (العنوان) ؛

// حدد سجل البيانات

Wire.write (0x43) ؛

// إيقاف انتقال I2C

Wire.endTransmission () ؛

// طلب 6 بايت من البيانات

Wire.request From (Addr، 6) ؛

// قراءة 6 بايت من البيانات

إذا (Wire.available () == 6)

{

البيانات [0] = Wire.read () ،

البيانات [1] = Wire.read () ،

البيانات [2] = Wire.read () ؛

البيانات [3] = Wire.read () ؛

البيانات [4] = Wire.read () ؛

البيانات [5] = Wire.read () ؛

}

// تحويل البيانات

int xGyro = بيانات [0] * 256 + بيانات [1] ؛

int yGyro = بيانات [2] * 256 + بيانات [3] ؛

int zGyro = بيانات [4] * 256 + بيانات [5] ؛

// إخراج البيانات إلى الشاشة التسلسلية

Serial.print ("تسريع في المحور X:") ؛

Serial.println (xAccl) ؛

Serial.print ("تسريع في المحور ص:") ؛

Serial.println (yAccl) ؛

Serial.print ("تسريع في المحور Z:") ؛

Serial.println (zAccl) ؛

Serial.print ("المحور السيني للدوران:") ؛

Serial.println (xGyro) ؛

Serial.print ("المحور الصادي للدوران:") ؛

Serial.println (yGyro) ؛

Serial.print ("Z- محور الدوران:") ؛

Serial.println (zGyro) ؛

تأخير (500) ؛

}

في مكتبة الأسلاك ، يتم استخدام Wire.write () و Wire.read () لكتابة الأوامر وقراءة إخراج المستشعر.

يتم استخدام Serial.print () و Serial.println () لعرض إخراج المستشعر على الشاشة التسلسلية لـ Arduino IDE.

يظهر خرج المستشعر في الصورة أعلاه.

الخطوة 4: التطبيقات:

MPU-6000 عبارة عن مستشعر تتبع الحركة ، والذي يجد تطبيقه في واجهة الحركة للهواتف الذكية والأجهزة اللوحية. في الهواتف الذكية ، يمكن استخدام هذه المستشعرات في تطبيقات مثل أوامر الإيماءات للتطبيقات والتحكم في الهاتف ، والألعاب المحسّنة ، والواقع المعزز ، والتقاط الصور البانورامية وعرضها ، وملاحة المشاة والمركبة. يمكن لتقنية MotionTracking تحويل الهواتف المحمولة والأجهزة اللوحية إلى أجهزة ذكية ثلاثية الأبعاد قوية يمكن استخدامها في تطبيقات تتراوح من مراقبة الصحة واللياقة البدنية إلى الخدمات المستندة إلى الموقع.