تتبع الحركة باستخدام MPU-6000 و Raspberry Pi: 4 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

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 raspberry pi. لقراءة قيم التسارع وزاوية الدوران ، استخدمنا raspberry pi 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. Raspberry Pi

3. كابل I2C

4. I2C شيلد للتوت باي

5. كابل إيثرنت

الخطوة 2: ربط الأجهزة:

يشرح قسم توصيل الأجهزة بشكل أساسي اتصالات الأسلاك المطلوبة بين المستشعر و raspberry pi. 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:

تتمثل ميزة استخدام raspberry pi في أنه يوفر لك مرونة لغة البرمجة التي تريد برمجة اللوحة بها لربط المستشعر بها. من خلال الاستفادة من هذه الميزة في هذه اللوحة ، نعرض هنا برمجتها بلغة الثعبان. Python هي واحدة من أسهل لغات البرمجة بأسهل بناء جملة. يمكن تنزيل كود python الخاص بـ MPU-6000 من مجتمع GitHub الخاص بنا وهو Dcube Store

ولسهولة المستخدمين ، نقوم بشرح الكود هنا أيضًا:

كخطوة أولى في الترميز ، تحتاج إلى تنزيل مكتبة SMBus في حالة Python لأن هذه المكتبة تدعم الوظائف المستخدمة في الكود. لذلك ، لتنزيل المكتبة يمكنك زيارة الرابط التالي:

pypi.python.org/pypi/smbus-cffi/0.5.1

يمكنك نسخ كود العمل من هنا أيضا:

استيراد smbus

وقت الاستيراد

# احصل على I2C busbus = smbus. SMBus (1)

# عنوان MPU-6000 ، 0x68 (104)

# حدد سجل تكوين جيروسكوب ، 0x1B (27)

# 0x18 (24) نطاق المقياس الكامل = 2000 نقطة في الثانية

bus.write_byte_data (0x68 ، 0x1B ، 0x18)

# عنوان MPU-6000 ، 0x68 (104)

# حدد سجل تكوين مقياس التسارع ، 0x1C (28)

# 0x18 (24) نطاق المقياس الكامل = +/- 16 جم

bus.write_byte_data (0x68 ، 0x1C ، 0x18)

# عنوان MPU-6000 ، 0x68 (104)

# حدد سجل إدارة الطاقة 1 ، 0x6B (107)

# 0x01 (01) PLL بمرجع xGyro

bus.write_byte_data (0x68 ، 0x6B ، 0x01)

time.sleep (0.8).

# عنوان MPU-6000 ، 0x68 (104)

# قراءة البيانات مرة أخرى من 0x3B (59) ، 6 بايت

# مقياس التسارع X-Axis MSB ، X-Axis LSB ، Y-Axis MSB ، Y-Axis LSB ، Z-Axis MSB ، Z-Axis LSB

data = bus.read_i2c_block_data (0x68، 0x3B، 6)

# تحويل البيانات

xAccl = بيانات [0] * 256 + بيانات [1]

إذا كان xAccl> 32767:

xAccl - = 65536

yAccl = بيانات [2] * 256 + بيانات [3]

إذا كان yAccl> 32767:

yAccl - = 65536

zAccl = بيانات [4] * 256 + بيانات [5]

إذا كان zAccl> 32767:

zAccl - = 65536

# عنوان MPU-6000 ، 0x68 (104)

# قراءة البيانات مرة أخرى من 0x43 (67) ، 6 بايت

# Gyrometer X-Axis MSB ، X-Axis LSB ، Y-Axis MSB ، Y-Axis LSB ، Z-Axis MSB ، Z-Axis LSB

data = bus.read_i2c_block_data (0x68، 0x43، 6)

# تحويل البيانات

xGyro = بيانات [0] * 256 + بيانات [1]

إذا كان xGyro> 32767:

xGyro - = 65536

yGyro = بيانات [2] * 256 + بيانات [3]

إذا كان yGyro> 32767:

yGyro - = 65536

zGyro = بيانات [4] * 256 + بيانات [5]

إذا كان zGyro> 32767:

zGyro - = 65536

# إخراج البيانات إلى الشاشة

طباعة "تسريع في المحور X:٪ d"٪ xAccl

طباعة "تسريع في المحور ص:٪ d"٪ yAccl

طباعة "تسريع في المحور Z:٪ d"٪ zAccl

طباعة "المحور السيني للاستدارة:٪ d"٪ xGyro

طباعة "المحور ص للاستدارة:٪ d"٪ yGyro

اطبع "Z-Axis of Rotation:٪ d"٪ zGyro

يتم تنفيذ الكود باستخدام الأمر التالي:

$> python MPU-6000.py GT. بيثون MPU-6000.py

يظهر خرج المستشعر في الصورة أعلاه كمرجع للمستخدم.

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.