如何使用MPU-6050加速度計同陀螺儀模組

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如何使用MPU-6050加速度計同陀螺儀模組

MPU-6050 係一個多功能感測器，喺單一封裝入面結合咗三軸加速度計同三軸陀螺儀。喺呢個教學入面，我哋會探討點樣將呢個模組同 Arduino 連接，嚟量度加速度同角速度。最終成果會係一個簡單程式，顯示感測器嘅實時數據，等你可以監察裝置嘅加速度同方向。

MPU-6050-module-1

跟住呢個指南，你會學到點樣設定硬件、正確接線，同埋寫必要嘅程式碼令 MPU-6050 正常運作。呢個會為你之後涉及動作感應同方向偵測嘅項目打好基礎。為咗更清楚，記得睇吓呢個教學附帶嘅影片（喺影片 00:00 位置）。

硬件解說

呢個項目嘅主要元件係 MPU-6050 感測器，佢提供加速度計同陀螺儀數據。加速度計量度沿住 X、Y、Z 軸嘅線性加速度，而陀螺儀就量度圍繞呢啲軸嘅旋轉速率。呢個組合令 MPU-6050 成為需要動作追蹤應用嘅絕佳選擇。

另外，呢個模組用 I2C 介面做通訊，咁樣簡化咗接線，亦容許多個裝置連接喺同一條匯流排上。感測器透過 VCC 針腳供電，通常需要 3.3V 至 5V 之間嘅電壓。接地就連接到 Arduino 嘅共同接地。

數據手冊細節

製造商	InvenSense
零件編號	MPU-6050
邏輯/IO 電壓	3.3 – 5 V
供電電壓	3.3 – 5 V
輸出電流（每通道）	…
峰值電流（每通道）	…
PWM 頻率指引	…
輸入邏輯閾值	…
電壓降 / R_DS(on) / 飽和	…
熱限制	…
封裝	QFN
備註 / 變體	…

將 VCC 針腳連接到 3.3V 或 5V。
將 GND 針腳連接到接地。
透過 SDA（數據）同 SCL（時鐘）使用 I2C 通訊。
確保 SDA 同 SCL 線路上有上拉電阻。
檢查電壓水平是否正確，以免損壞感測器。

接線指示

arduino_wiring_MPU-6050

要將 MPU-6050 連接到 Arduino，首先將 MPU-6050 嘅 VCC 針腳連接到 Arduino 上嘅 5V 針腳。跟住將 MPU-6050 嘅 GND 針腳連接到 Arduino 上其中一個 GND 針腳。至於 I2C 通訊，將 MPU-6050 嘅 SDA 針腳連接到 Arduino 嘅 A4 針腳，SCL 針腳就連接到 A5 針腳。確保你喺程式碼入面加入適當嘅程式庫，令 Arduino 使用 I2C 通訊。

喺供電之前，再三檢查你嘅接線。如果使用麵包板，確保連接穩固，冇短路。如果模組冇預期咁回應，檢查接線，並喺程式碼入面核對 MPU-6050 嘅 I2C 地址。

程式碼示例同解說

以下程式碼片段初始化 MPU-6050 並開始讀取數據。主要識別符包括 mpu6050，即係 MPU6050 類別嘅實例，同埋 timer，用嚟控制數據輸出嘅時間。

MPU6050 mpu6050(Wire);
long timer = 0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Wire.begin();
  mpu6050.begin();
  mpu6050.calcGyroOffsets(true);
}

喺呢個 setup 函數入面，我哋初始化串列通訊同 MPU-6050 感測器。mpu6050.calcGyroOffsets(true) 呢個呼叫好重要，因為佢會校準陀螺儀偏移，確保讀數準確。

喺 loop 函數入面，我哋持續更新感測器數據，並將佢打印到串列監視器。以下程式碼片段示範點樣讀取同打印溫度同加速度數據：

if(millis() - timer > 1000){
  Serial.print("temp : ");Serial.println(mpu6050.getTemp());
  Serial.print("accX : ");Serial.print(mpu6050.getAccX());
  Serial.print("\taccY : ");Serial.print(mpu6050.getAccY());
  Serial.print("\taccZ : ");Serial.println(mpu6050.getAccZ());
}

呢個區塊檢查自上次輸出之後係咪過咗一秒。然後佢從 MPU-6050 攞溫度同加速度數值，並將佢哋打印到串列監視器。你可以觀察到呢啲數值實時更新。

示範 / 預期效果

一旦所有嘢接好線並上載咗程式碼，你可以預期每秒喺串列監視器見到溫度同加速度數據打印出嚟。如果你傾斜或移動 MPU-6050，加速度數值應該會相應改變。要注意，錯誤接線或供電不足可能導致讀數唔穩定，甚至完全冇數據（喺影片 01:30 位置）。

圖片

arduino_wiring_MPU-6050

arduino_wiring_MPU-6050

MPU-6050-module-1

MPU-6050-module-1

MPU-6050-module-2

MPU-6050-module-2

MPU-6050-module-schematic

MPU-6050-module-schematic

MPU-6050-module-1

MPU-6050-module-1

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116-Arduino code for the MPU-6050 accelerometer and gyroscope sensor (all data)

語言: C++

/*
 * 
 * This code is basic usage of the MPU-6050 Accelerometer and Gyroscope.
 * 
 * This code displays all data:
 * -Gyroscope X, Gyroscope Y, Gyroscope Z
 * -Gyroscope Angle X, Gyroscope Angle Y, Gyroscope Angle Z 
 * -Accel X, Accel Y, Accel Z
 * -Accel Angle X, Accel Angle Y, Accel Angle Z,
 * 
 * Library and code have been taken from:
 * https://github.com/tockn/MPU6050_tockn
 * 
 * Updated by Ahmad Shamshiri on July 03, 2018 in Ajax, Ontario, Canada
 * for Robojax.com
 * Get this code from Robojax.com
 * Watch video instructions for this code at: https://youtu.be/uhh7ik02aDc
 * 
 */
#include <MPU6050_tockn.h>
#include <Wire.h>

MPU6050 mpu6050(Wire);

long timer = 0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Wire.begin();
  mpu6050.begin();
  mpu6050.calcGyroOffsets(true);
}

void loop() {
  mpu6050.update();

  if(millis() - timer > 1000){
    
    Serial.println("=======================================================");
    Serial.print("temp : ");Serial.println(mpu6050.getTemp());
    Serial.print("accX : ");Serial.print(mpu6050.getAccX());
    Serial.print("\taccY : ");Serial.print(mpu6050.getAccY());
    Serial.print("\taccZ : ");Serial.println(mpu6050.getAccZ());
  
    Serial.print("gyroX : ");Serial.print(mpu6050.getGyroX());
    Serial.print("\tgyroY : ");Serial.print(mpu6050.getGyroY());
    Serial.print("\tgyroZ : ");Serial.println(mpu6050.getGyroZ());
  
    Serial.print("accAngleX : ");Serial.print(mpu6050.getAccAngleX());
    Serial.print("\taccAngleY : ");Serial.println(mpu6050.getAccAngleY());
  
    Serial.print("gyroAngleX : ");Serial.print(mpu6050.getGyroAngleX());
    Serial.print("\tgyroAngleY : ");Serial.print(mpu6050.getGyroAngleY());
    Serial.print("\tgyroAngleZ : ");Serial.println(mpu6050.getGyroAngleZ());
    
    Serial.print("angleX : ");Serial.print(mpu6050.getAngleX());
    Serial.print("\tangleY : ");Serial.print(mpu6050.getAngleY());
    Serial.print("\tangleZ : ");Serial.println(mpu6050.getAngleZ());
    Serial.println("=======================================================\n");
    timer = millis();
    
  }

}

117-Arduino code for an MPU-6050 accelerometer and gyroscope sensor (just angle)

語言: C++

/*
 * 
 * This code is basic usage of the MPU-6050 Accelerometer and Gyroscope.
 * 
 * This code displays:
 * - Angle X, Angle Y, Angle Z,
 * 
 * Library and code have been taken from:
 * https://github.com/tockn/MPU6050_tockn
 * 
 * Updated by Ahmad Shamshiri on July 03, 2018 in Ajax, Ontario, Canada
 * for Robojax.com
 * Get this code from Robojax.com
 * Watch video instructions for this code at: https://youtu.be/uhh7ik02aDc
 * 
 */
#include <MPU6050_tockn.h>
#include <Wire.h>

MPU6050 mpu6050(Wire);

long timer = 0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Wire.begin();
  mpu6050.begin();
  mpu6050.calcGyroOffsets(true);
}

void loop() {
  mpu6050.update();

  if(millis() - timer > 1000){
    
    Serial.println("=======================================================");
    Serial.print("temp : ");Serial.println(mpu6050.getTemp());
    Serial.print("accX : ");Serial.print(mpu6050.getAccX());
    Serial.print("\taccY : ");Serial.print(mpu6050.getAccY());
    Serial.print("\taccZ : ");Serial.println(mpu6050.getAccZ());
  
    Serial.print("gyroX : ");Serial.print(mpu6050.getGyroX());
    Serial.print("\tgyroY : ");Serial.print(mpu6050.getGyroY());
    Serial.print("\tgyroZ : ");Serial.println(mpu6050.getGyroZ());
  
    Serial.print("accAngleX : ");Serial.print(mpu6050.getAccAngleX());
    Serial.print("\taccAngleY : ");Serial.println(mpu6050.getAccAngleY());
  
    Serial.print("gyroAngleX : ");Serial.print(mpu6050.getGyroAngleX());
    Serial.print("\tgyroAngleY : ");Serial.print(mpu6050.getGyroAngleY());
    Serial.print("\tgyroAngleZ : ");Serial.println(mpu6050.getGyroAngleZ());
    
    Serial.print("angleX : ");Serial.print(mpu6050.getAngleX());
    Serial.print("\tangleY : ");Serial.print(mpu6050.getAngleY());
    Serial.print("\tangleZ : ");Serial.println(mpu6050.getAngleZ());
    Serial.println("=======================================================\n");
    timer = millis();
    
  }

}

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資源與參考資料

外部
Manufacturer website
invensense.com

文件📁

Arduino 函式庫 (zip)

Arduino library for MPU9250
robojax-MPU9250-master.zip 3.38 MB

其他文件

MPU6050_tockn-master
Arduino library for the MPU6050 accelerometer and gyroscope module. Provides functions to read acceleration, gyro, and temperature data, with calibration and angle calculation. Designed for easy integration into motion-sensing projects.

robojax-MPU6050_tockn-master.zip