Theo dõi chuyển động bằng MPU-6000 và Raspberry Pi: 4 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

MPU-6000 là Cảm biến Theo dõi Chuyển động 6 Trục có gia tốc kế 3 Trục và con quay hồi chuyển 3 Trục được nhúng trong đó. Cảm biến này có khả năng theo dõi hiệu quả vị trí và vị trí chính xác của một vật thể trong mặt phẳng 3 chiều. Nó có thể được sử dụng trong các hệ thống yêu cầu phân tích vị trí với độ chính xác cao nhất.

Trong hướng dẫn này, giao diện của mô-đun cảm biến MPU-6000 với raspberry pi đã được minh họa. Để đọc các giá trị của gia tốc và góc quay, chúng tôi đã sử dụng raspberry pi với bộ điều hợp I2c. Bộ điều hợp I2C này giúp kết nối với mô-đun cảm biến dễ dàng và đáng tin cậy hơn.

Bước 1: Yêu cầu phần cứng:

Các tài liệu mà chúng tôi cần để hoàn thành mục tiêu của mình bao gồm các thành phần phần cứng sau:

1. MPU-6000

2. Raspberry Pi

3. Cáp I2C

4. I2C Shield cho raspberry pi

5. Cáp Ethernet

Bước 2: Kết nối phần cứng:

Phần kết nối phần cứng về cơ bản giải thích các kết nối dây cần thiết giữa cảm biến và pi raspberry. Đảm bảo các kết nối chính xác là điều cần thiết cơ bản trong khi làm việc trên bất kỳ hệ thống nào để có kết quả đầu ra mong muốn. Vì vậy, các kết nối cần thiết như sau:

MPU-6000 sẽ hoạt động trên I2C. Đây là sơ đồ đấu dây ví dụ, minh họa cách đấu dây cho từng giao diện của cảm biến.

Ngoài ra, bo mạch được định cấu hình cho giao diện I2C, vì vậy, chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng kết nối này nếu bạn không có kiến thức khác.

Tất cả những gì bạn cần là bốn dây! Chỉ cần bốn kết nối là chân Vcc, Gnd, SCL và SDA và chúng được kết nối với sự trợ giúp của cáp I2C.

Các kết nối này được thể hiện trong các hình trên.

Bước 3: Mã cho Theo dõi chuyển động:

Lợi thế của việc sử dụng raspberry pi là, cung cấp cho bạn sự linh hoạt của ngôn ngữ lập trình mà bạn muốn lập trình bảng để giao tiếp cảm biến với nó. Khai thác lợi thế này của bảng này, chúng tôi đang trình diễn ở đây lập trình của nó trong python. Python là một trong những ngôn ngữ lập trình đơn giản nhất với cú pháp đơn giản nhất. Mã python cho MPU-6000 có thể được tải xuống từ cộng đồng GitHub của chúng tôi là Dcube Store

Cũng như để người dùng dễ dàng sử dụng, chúng tôi cũng giải thích mã ở đây:

Là bước đầu tiên của mã hóa, bạn cần tải xuống thư viện SMBus trong trường hợp python vì thư viện này hỗ trợ các chức năng được sử dụng trong mã. Vì vậy, để tải thư viện, bạn có thể truy cập liên kết sau:

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

Bạn cũng có thể sao chép mã làm việc từ đây:

nhập khẩu smbus

thời gian nhập khẩu

# Nhận busbus I2C = smbus. SMBus (1)

Địa chỉ # MPU-6000, 0x68 (104)

# Chọn thanh ghi cấu hình con quay hồi chuyển, 0x1B (27)

# 0x18 (24) Dải tỷ lệ đầy đủ = 2000 dps

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

Địa chỉ # MPU-6000, 0x68 (104)

# Chọn thanh ghi cấu hình gia tốc kế, 0x1C (28)

# 0x18 (24) Toàn dải tỷ lệ = +/- 16g

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

Địa chỉ # MPU-6000, 0x68 (104)

# Chọn thanh ghi quản lý nguồn1, 0x6B (107)

# 0x01 (01) PLL với tham chiếu xGyro

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

time.sleep (0,8)

Địa chỉ # MPU-6000, 0x68 (104)

# Đọc lại dữ liệu từ 0x3B (59), 6 byte

# Gia tốc kế 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)

# Chuyển đổi dữ liệu

xAccl = data [0] * 256 + data [1]

nếu xAccl> 32767:

xAccl - = 65536

yAccl = data [2] * 256 + data [3]

nếu yAccl> 32767:

yAccl - = 65536

zAccl = data [4] * 256 + data [5]

nếu zAccl> 32767:

zAccl - = 65536

Địa chỉ # MPU-6000, 0x68 (104)

# Đọc lại dữ liệu từ 0x43 (67), 6 byte

# Con quay hồi chuyển 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)

# Chuyển đổi dữ liệu

xGyro = data [0] * 256 + data [1]

nếu xGyro> 32767:

xGyro - = 65536

yGyro = data [2] * 256 + data [3]

nếu yGyro> 32767:

yGyro - = 65536

zGyro = data [4] * 256 + data [5]

nếu zGyro> 32767:

zGyro - = 65536

# Xuất dữ liệu ra màn hình

in "Gia tốc theo Trục X:% d"% xAccl

print "Gia tốc theo trục Y:% d"% yAccl

in "Gia tốc theo Trục Z:% d"% zAccl

print "X-Axis of Rotation:% d"% xGyro

in "Trục xoay Y:% d"% yGyro

in "Trục xoay Z:% d"% zGyro

Mã được thực thi bằng lệnh sau:

$> python MPU-6000.py gt; python MPU-6000.py

Đầu ra của cảm biến được hiển thị trong hình trên để người dùng tham khảo.

Bước 4: Ứng dụng:

MPU-6000 là một cảm biến theo dõi chuyển động, tìm thấy ứng dụng của nó trong giao diện chuyển động của điện thoại thông minh và máy tính bảng. Trong điện thoại thông minh, các cảm biến này có thể được sử dụng trong các ứng dụng như lệnh cử chỉ cho các ứng dụng và điều khiển điện thoại, chơi game nâng cao, thực tế tăng cường, chụp và xem ảnh toàn cảnh, điều hướng người đi bộ và phương tiện. Công nghệ MotionTracking có thể chuyển đổi thiết bị cầm tay và máy tính bảng thành các thiết bị thông minh 3D mạnh mẽ có thể được sử dụng trong các ứng dụng từ theo dõi sức khỏe và thể chất đến các dịch vụ dựa trên vị trí.