電賽四旋翼飛行器(共24頁(yè))

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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 2014年電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽 四旋翼自主飛行器（G題） 2013年9月11日 目錄 摘要 關(guān)鍵詞……………………………………………………………1 一系統(tǒng)方案………………………………………………………………2 1.1 控制系統(tǒng)的選擇……………………………………………………………………… 2 1.2 飛行姿態(tài)控制的論證與選擇.………………………………………………………2 1.3 電機(jī)的選擇…………………………………

2、…………………………………………… 2 1.4 高度測(cè)量模塊的論證與選擇….……………………………………………………2 1.5 電機(jī)調(diào)速模塊的選擇…………………………………………………………………2 1.6 循跡模塊的方案選擇…………………………………………………………………2 1.7 薄鐵片拾取的方案的論證與選擇………………………………………………… 2 1.8 角速度與角加速度測(cè)量模塊選擇………………………………………………… 3 二設(shè)計(jì)與論證……………………………………………………………3 2.1控制方法設(shè)計(jì)…………………………………………………………………3

3、 2.1.1降落及飛行軌跡控制設(shè)計(jì)…………………………………………………3 2.1.2飛行高度控制設(shè)計(jì)…………………………………………………………4 2.1.3飛行姿態(tài)控制設(shè)計(jì)…………………………………………………………4 2.1.4鐵片拾取與投放控制設(shè)計(jì)…………………………………………………4 2.2參數(shù)計(jì)算………………………………………………………………………5 三理論分析與計(jì)算................................................................................... 5 3.1

4、Pid控制算法分析..............................................................................................5. 3.2飛行姿態(tài)控制單元……………………………………………………………6 四電路與程序設(shè)計(jì)………………………………………………………7 4.1系統(tǒng)組成…………………………………………………………………… 7 4.2 原理框圖…………………………………………………………………… 7 4.3電路圖……………………………………………………………………… 8

5、 4.4系統(tǒng)軟件與流程圖……………………………………………………………………9 五測(cè)試方案與測(cè)試條件……………………………………………… 11 5.1測(cè)試方案……………………………………………………………………11 5.2測(cè)試條件……………………………………………………………………11 六結(jié)論………………………………………………………………… 11 附錄……………………………………………………………………12 附一：元器件明細(xì)表………………………………………………………………………12 附二：儀器設(shè)備清單………………………………………………………………………12 附三：源

6、程序………………………………………………………………………………12 摘要：本系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)信號(hào)處理和飛行姿態(tài)和航向控制部分組成。系統(tǒng)選用STC89C52單片機(jī)作為主控芯片，對(duì)從MPU-6050芯片讀取到的一系列數(shù)據(jù)進(jìn)行PID算法處理并給飛行器的電調(diào)給出相應(yīng)指令從而達(dá)到對(duì)飛行器的飛行姿態(tài)的控制。采用MPU-6050芯片采集四旋翼飛行器的三軸角速度和三軸角加速度數(shù)據(jù)。用紅外傳感器來(lái)檢測(cè)出黑色指示線，以保證飛行器不脫離指定飛行區(qū)域及達(dá)到指定圓形區(qū)域。利用超聲波傳感器來(lái)檢測(cè)飛行器與地面的距離，以保證飛行器能越過(guò)一米示高線。利用電磁鐵來(lái)吸取和投放鐵片。 關(guān)鍵詞：S

7、TC89C52單片機(jī) MPU-6050模塊 激光傳感器循跡 電磁鐵拾取鐵片 超聲波測(cè)距定高 PID算法 一 系統(tǒng)方案 本系統(tǒng)主要由控制模塊、薄鐵片拾取、高度測(cè)量模塊、電機(jī)調(diào)速模塊、循跡模塊、角速度和角加速度模塊組成，下面分別論證這幾個(gè)模塊的選擇。 1.1控制系統(tǒng)的選擇 STC89C52RC單片機(jī)作為主控芯片來(lái)控制飛行器的飛行姿態(tài)與方向。 1.2 飛行姿態(tài)控制的論證與選擇 方案一：?jiǎn)纹瑱C(jī)將從MPU-6050中讀取出來(lái)的飛行原始數(shù)據(jù)進(jìn)行PID算法運(yùn)算，得到當(dāng)前的飛行器歐拉角，單片機(jī)得到這個(gè)歐拉角后根據(jù)歐拉角的角度及方向輸出相應(yīng)的指令給電調(diào)，從

8、而達(dá)到控制飛行器平穩(wěn)飛行的目的 方案二：?jiǎn)纹瑱C(jī)將從MPU-6050中讀取出來(lái)的飛行原始數(shù)據(jù)進(jìn)行PID算法運(yùn)算，得到當(dāng)前飛行器的四元數(shù)，單片機(jī)再將數(shù)據(jù)融合，并對(duì)電調(diào)發(fā)出相應(yīng)指令，從而達(dá)到控制飛行器的飛行姿態(tài)的目的。但四元數(shù)法需要進(jìn)行大量的運(yùn)算，且運(yùn)算復(fù)雜。 從算法的復(fù)雜程度及我們對(duì)算法的熟悉程度，我們選擇方案一。 1.3電機(jī)的選擇 方案一：采用有刷電機(jī)。有刷電機(jī)采用機(jī)械轉(zhuǎn)向，壽命短，噪聲大，產(chǎn)生電火花，效率低。它長(zhǎng)期使用碳刷磨損嚴(yán)重，較易損壞，同時(shí)磨損產(chǎn)生了大量的碳粉塵，這些粉塵落軸承中，使軸承油加速干涸，電機(jī)噪聲進(jìn)一步增大。有刷電機(jī)連續(xù)使用一定時(shí)間就需更換電機(jī)內(nèi)碳刷。 方案二：采用無(wú)

9、刷電機(jī)。無(wú)刷電機(jī)以電子轉(zhuǎn)向取代機(jī)械轉(zhuǎn)向。無(wú)機(jī)械摩擦，無(wú)摩擦，無(wú)電火花，免維護(hù)且能做到更加密封等特點(diǎn)所以技術(shù)上要優(yōu)于有刷電機(jī)。 考慮到各方面，我們采用無(wú)刷電機(jī)，選用新西達(dá)A2212無(wú)刷電機(jī)。 1.4高度測(cè)量模塊的論證與選擇 方案一：采用bmp085氣壓傳感器測(cè)量大氣壓并轉(zhuǎn)換為海拔高度，把當(dāng)前的海拔測(cè)量值減去起飛時(shí)的海拔值即得飛機(jī)的離地高度。但芯片價(jià)格較貴，誤差較大，而且以前也沒(méi)用過(guò)這個(gè)芯片。 方案二：采用HC-SR04超聲波傳感器測(cè)量飛行器當(dāng)前的飛行高度。 考慮到對(duì)元件的熟悉程度、元件的價(jià)格和程序的編寫(xiě)，選擇方案二。 1.5電機(jī)調(diào)速模塊的選擇 由于本四旋翼飛行器選用

10、的是無(wú)刷電機(jī)，所以電調(diào)只能選用無(wú)刷電機(jī)的電調(diào)，自己做電調(diào)需要的時(shí)間長(zhǎng)，而且可能不穩(wěn)定，所以直接用的是成品電調(diào)，我們選用電機(jī)配套的新西達(dá)A2212電調(diào)。 1.6循跡模塊的選擇 普通的紅外傳感器檢測(cè)的距離很近，無(wú)法在離地面一米以上的距離檢測(cè)出地面的黑線，所以我們選擇了漫反射遠(yuǎn)距離激光傳感器，來(lái)檢測(cè)指示線。 1.7薄鐵片拾取的選擇 方案一：在飛行器起飛時(shí)由系統(tǒng)控制機(jī)械臂拾取起鐵片，到達(dá)B區(qū)放松機(jī)械臂，投下薄鐵片。缺點(diǎn)：機(jī)械臂重量大，對(duì)飛行器的飛行姿態(tài)影響較大，薄鐵片厚度非常小，不易拾取。 方案二：采用電磁鐵拾取，用瑞薩MCU控制電磁鐵，在飛行器起飛時(shí)吸取鐵片，到B區(qū)后投下

11、鐵片。優(yōu)點(diǎn)：電磁鐵體積小而且有較強(qiáng)的拾取能力而且好操作方便。 綜上所述，我們選擇用經(jīng)濟(jì)又靈活的電磁鐵作為薄鐵片的拾取工具，采用方案二 1.8角速度與加速度測(cè)量模塊選擇 方案一：選用MMA7361 角度傳感器測(cè)量飛行器的的與地面的角度，返回信號(hào)給單片機(jī)處理，從而保持飛行器的平衡。 方案二：用MPU-6050芯片采集飛行器的飛行數(shù)據(jù)，過(guò)采用MPU-6050整合的3軸陀螺儀、3軸加速器，功能MPU-6000（6050）整合了3軸陀螺儀、3軸加速器，并含可藉由第二個(gè)I2C端口連接其他廠牌之加速器、磁力傳感器、或其他傳感器的數(shù)位運(yùn)動(dòng)處理(DMP: Digital Motion Pr

12、ocessor)硬件加速引擎，由主要I2C端口以單一數(shù)據(jù)流的形式，向應(yīng)用端輸出完整的9軸融合演算技術(shù)InvenSense的運(yùn)動(dòng)處理資料庫(kù)，可處理運(yùn)動(dòng)感測(cè)的復(fù)雜數(shù)據(jù)，降低了運(yùn)動(dòng)處理運(yùn)算對(duì)操作系統(tǒng)的負(fù)荷，并為應(yīng)用開(kāi)發(fā)提供架構(gòu)化的API。 免除了組合陀螺儀與加速器時(shí)之軸間差的問(wèn)題，減少了大量的包裝空間。 綜上，選擇方案二。 二 設(shè)計(jì)與論證 2.1控制方法設(shè)計(jì) 2.1.1降落及飛行軌跡控制 由于題中有指示線，所我們采用漫反射紅外開(kāi)關(guān)來(lái)識(shí)別地面的指示線，紅外模塊將識(shí)別指示線后的信號(hào)以高低電平的方式傳給單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)信號(hào)做出反應(yīng)，控制電調(diào)，從而控制飛行器飛

13、行軌跡。程序流程圖如圖一 圖一 圖二 2.1.2飛行高度控制 飛行高度的采集采用超聲波模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)超聲波發(fā)出時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，收 4 到返回信號(hào)時(shí)停止計(jì)時(shí)，單片機(jī)利用聲音在空氣中的傳播速度與時(shí)間的數(shù)學(xué)關(guān)系來(lái)計(jì)算出飛行器距離地面的時(shí)間，從而控制飛行器的飛行高度達(dá)到我們所需的高度。程序流程圖如圖二。 2.1.3飛行姿態(tài)控制 通過(guò)MPU6050模塊來(lái)測(cè)量當(dāng)前飛行器的三軸加速度和三軸角加速度，利用瑞薩單片機(jī)的IIC協(xié)議從MPU6050中讀取出數(shù)據(jù)，解讀飛

14、行器的飛行姿態(tài)，并經(jīng)過(guò)PID算法程序來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到當(dāng)前歐拉角的值，并將處理后的信號(hào)傳給電調(diào)，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到控制飛行器的飛行姿態(tài)的目的。程序流程圖如圖三。 2.1.4薄鐵片拾取與投放控制 根據(jù)電磁鐵的通電具有磁性，斷電磁性消失的原理，從A起飛時(shí)我們讓單片機(jī)控制電磁鐵通電，讓飛行器吸取薄鐵片飛向B區(qū)，到達(dá)B區(qū)后讓電磁鐵斷電，從而投下薄鐵片，讓其落到B區(qū)。程序流程圖如圖四。 圖三 圖四 2.2參數(shù)計(jì)算 本系統(tǒng)最主要的參數(shù)計(jì)算是對(duì)MPU-6050等傳感器采集的

15、原始飛行數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。 單片機(jī)從MPU-6050芯片獲取的數(shù)據(jù)是飛行器的三軸角速度和三軸角加速度，MCU對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行PID算法處理可以得到飛行器當(dāng)前的飛行姿態(tài)，PID是比例,積分,微分的縮寫(xiě)。比例調(diào)節(jié)作用：是按比例反應(yīng)系統(tǒng)的偏差,系統(tǒng)一旦出現(xiàn)了偏差,比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用用以減少偏差。比例作用大,可以加快調(diào)節(jié),減少誤差,但是過(guò)大的比例,使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降,甚至造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。積分調(diào)節(jié)作用：是使系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差,提高無(wú)差度。因?yàn)橛姓`差,積分調(diào)節(jié)就進(jìn)行,直至無(wú)差,積分調(diào)節(jié)停止,積分調(diào)節(jié)輸出一常值。積分作用的強(qiáng)弱取決與積分時(shí)間常數(shù)Ti,Ti越小,積分作用就越強(qiáng)。反之Ti大則積分作用弱,加入

16、積分調(diào)節(jié)可使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降,動(dòng)態(tài)響應(yīng)變慢。積分作用常與另兩種調(diào)節(jié)規(guī)律結(jié)合,組成PI調(diào)節(jié)器或PID調(diào)節(jié)器。 三 理論分析與計(jì)算 3.1Pid控制算法分析 由于四旋翼飛行器由四路電機(jī)帶動(dòng)兩對(duì)反向螺旋槳來(lái)產(chǎn)生推力，所以如何保證電機(jī)在平穩(wěn)懸浮或上升狀態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)速的一致性及不同動(dòng)作時(shí)各個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速的比例關(guān)系是飛行器按照期望姿態(tài)飛行的關(guān)鍵。所以這里我們采用到pid控制理論把飛機(jī)的當(dāng)前姿態(tài)調(diào)整到期望姿態(tài)。 比例 積分 微分 被控對(duì)象 r(t) e(t) u(t) C(t) _ Pid控制是通過(guò)姿態(tài)采集模塊發(fā)送回來(lái)的數(shù)據(jù)與期望姿態(tài)進(jìn)行比對(duì)，如果存在誤差，就對(duì)誤差進(jìn)行比例、積分

17、、微分的調(diào)整，再將調(diào)整后的值加到當(dāng)前電機(jī)上，從而達(dá)到調(diào)整的目的。比例調(diào)節(jié)的反應(yīng)速度較快，而且調(diào)節(jié)作用明顯，飛機(jī)出現(xiàn)俯仰和翻滾時(shí)能快速調(diào)節(jié)回來(lái)，但是穩(wěn)定性較差，往往會(huì)調(diào)節(jié)過(guò)火；積分調(diào)節(jié)可以消除長(zhǎng)期誤差，排除外界因素的干擾，但是同樣會(huì)降低系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性，使飛機(jī)發(fā)生震蕩；微分調(diào)節(jié)可以預(yù)測(cè)被控設(shè)備的將來(lái)狀態(tài)，及時(shí)的進(jìn)行調(diào)整，而且對(duì)比例調(diào)節(jié)有抑制作用，加強(qiáng)單比例調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性，排除調(diào)節(jié)過(guò)度的問(wèn)題。所以通過(guò)pid控制可以完全考慮到整個(gè)系統(tǒng)的過(guò)去、現(xiàn)在、將來(lái)，以使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定。 飛行器油門(mén) 90º -90º 0º Pid調(diào)節(jié) 3 -3 量化 轉(zhuǎn)

18、化 3.2飛行姿態(tài)控制單元 飛行器模擬圖如下圖，姿態(tài)控制是通過(guò)陀螺儀模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，根據(jù)它采集回來(lái)的俯仰角（pitch），翻滾角（roll），四旋翼采用十字型連接，這樣的話(huà)能明確分離俯仰姿態(tài)和翻滾姿態(tài)，進(jìn)行分別控制。這時(shí)如果飛機(jī)處于俯仰狀態(tài)就調(diào)機(jī)頭和機(jī)尾的電機(jī)，那邊高就減小那邊電機(jī)的轉(zhuǎn)速，相應(yīng)的那邊低則加大那邊電機(jī)的轉(zhuǎn)速。如果飛機(jī)處于翻滾狀態(tài)，則調(diào)左右電機(jī)。 2 4 3 1 左 右 頭 尾 Pitch Roll 頭 尾 Yaw 四 電路與程序設(shè)計(jì) 4.1系統(tǒng)組成 本四旋翼飛行系統(tǒng)由瑞薩最小系統(tǒng)板、MPU-6050芯片模塊、紅外循跡、超聲波

19、模塊和電磁鐵構(gòu)成,由瑞薩單片機(jī)用PID算法處理外圍傳感器傳回來(lái)的數(shù)據(jù)，用處理后的數(shù)據(jù)來(lái)控制飛行器的外圍器件從而試飛行器能沿著指示線飛行。 4.2原理框圖 激光傳感器測(cè)指示線 STC89C52 MCU 電磁鐵 電調(diào) 電機(jī) 超聲波模塊 MPU-6050 4.3電路圖 MPU6050電路圖 電源模塊電路 4.4系統(tǒng)軟件與程序流程圖 本系統(tǒng)程序的編寫(xiě)采用KEIL軟件進(jìn)行程序的編寫(xiě)，用USB ISP程序下載器將編寫(xiě)好的程序燒寫(xiě)入STC89C52單片機(jī)

20、，軟件界面如下圖 程序流程圖 五測(cè)試方案與測(cè)試條件 5.1測(cè)試方案 將飛行器放在圓形區(qū)域A或B，讓單片機(jī)自主控制飛行器飛行，觀察飛行器的飛行高度與飛行方向和時(shí)間，若飛行器不能按預(yù)定的方案飛行就調(diào)整程序的PID參數(shù)再進(jìn)行測(cè)試。 5.2測(cè)試條件 飛行器應(yīng)該在水平的地面上起飛，0605芯片不能傾斜。場(chǎng)地應(yīng)有黑線作為指示線引導(dǎo)飛行器前進(jìn) 六 結(jié)論 1、由于對(duì)PID算法不夠了解，導(dǎo)致不能夠用無(wú)刷電調(diào)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)， 2、原理圖命名嚴(yán)禁重復(fù)，同一類(lèi)器件最好按功能模塊的不同明顯

21、的加以區(qū)分，例如模塊1中的電阻命名為R101，R102??，模塊2中的電阻命名為R201，R202??，以此類(lèi)推；在原理圖中制作Library元件時(shí)，在放置引腳時(shí)，末端的黑色小圓圈一定要朝外，否則將無(wú)連接；原理圖中的標(biāo)號(hào)一定要正確放置在引腳或連線上，有時(shí)看上去連在一起了,其實(shí)并未連上；畫(huà)原理圖電氣線時(shí)，導(dǎo)線要用Place wire，而非Drawing Tools，不然在PCB設(shè)計(jì)中，裝入元件后發(fā)現(xiàn)無(wú)飛線，在ERC檢查及裝入網(wǎng)表時(shí)并未報(bào)錯(cuò)；用電容濾除噪聲信號(hào)，達(dá)到去耦效果。每10片左右IC要加一片充放電電容或蓄能電容，可選10uF左右，使用鉭電容或聚碳酸酯電容，最好不要電解電容。去耦電容的選用不

22、嚴(yán)格，可按C=1／F標(biāo)準(zhǔn)選取，即10MHz取O．1uF，100MHz取0．01uF；貼片零件的引腳不能當(dāng)過(guò)孔使用，千萬(wàn)把下層的線連到上層芯片的引腳上(Protel 99顯示可連接)，反之相同。 3、圍繞著飛行控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)要求，我們研究并制作了四旋翼飛行器控制系統(tǒng)的硬件電路。了解到了系統(tǒng)主要模塊的硬件設(shè)計(jì)包括模塊的器件選型和設(shè)計(jì)方法，包括傳感器模塊、、四電機(jī)控制模塊、無(wú)線通信模塊和電源模塊，最后還了解到了PCB排版布局和抗干擾的措施。 附錄 附錄一：元器件明細(xì)表 1 STC89C52單片機(jī) 2 直流吸盤(pán)式電磁鐵 3 紅外傳感器 4 超聲波傳感器 5新西

23、達(dá)A2212無(wú)刷電機(jī) 6新西達(dá)A2212無(wú)刷電調(diào) 7 LCD1602顯示器 附錄二：儀器設(shè)備清單 1 線性穩(wěn)壓電源 2 數(shù)字示波器 附錄三：源程序 MPU6050程序 //**************************************** // Update to MPU6050 by shinetop // MCU: STC89C52 // 2012.3.1 // 功能: 顯示加速度計(jì)和陀螺儀的10位原始數(shù)據(jù) //************************************

24、**** // GY-52 MPU3050 IIC測(cè)試程序 // 使用單片機(jī)STC89C51 // 晶振：11.0592M // 顯示：LCD1602 // 編譯環(huán)境 Keil uVision2 // 參考宏晶網(wǎng)站24c04通信程序 // 時(shí)間：2011年9月1日 // QQ： //**************************************** #include <REG52.H> #include <math.h> //Keil library #include <stdio.h> //Keil

25、library #include <INTRINS.H> typedef unsigned char uchar; typedef unsigned short ushort; typedef unsigned int uint; //**************************************** // 定義51單片機(jī)端口 //**************************************** #define DataPort P0 //LCD1602數(shù)據(jù)端口 sbit SCL=P1^0; //IIC時(shí)鐘引腳定義

26、 sbit SDA=P1^1; //IIC數(shù)據(jù)引腳定義 sbit LCM_RS=P2^0; //LCD1602命令端口 sbit LCM_RW=P2^1; //LCD1602命令端口 sbit LCM_EN=P2^2; //LCD1602命令端口 //**************************************** // 定義MPU6050內(nèi)部地址 //**************************************** #define SMPLRT_DIV 0x19 //陀螺儀采樣率，典型值：0x07(

27、125Hz) #define CONFIG 0x1A //低通濾波頻率，典型值：0x06(5Hz) #define GYRO_CONFIG 0x1B //陀螺儀自檢及測(cè)量范圍，典型值：0x18(不自檢，2000deg/s) #define ACCEL_CONFIG 0x1C //加速計(jì)自檢、測(cè)量范圍及高通濾波頻率，典型值：0x01(不自檢，2G，5Hz) #define ACCEL_XOUT_H 0x3B #define ACCEL_XOUT_L 0x3C #define ACCEL_YOUT_H 0x3D #define ACCEL_YOUT_L 0x3E #defin

28、e ACCEL_ZOUT_H 0x3F #define ACCEL_ZOUT_L 0x40 #define TEMP_OUT_H 0x41 #define TEMP_OUT_L 0x42 #define GYRO_XOUT_H 0x43 #define GYRO_XOUT_L 0x44 #define GYRO_YOUT_H 0x45 #define GYRO_YOUT_L 0x46 #define GYRO_ZOUT_H 0x47 #define GYRO_ZOUT_L 0x48 #define PWR_MGMT_1 0x6B //電源管理，典型值：0

29、x00(正常啟用) #define WHO_AM_I 0x75 //IIC地址寄存器(默認(rèn)數(shù)值0x68，只讀) #define SlaveAddress 0xD0 //IIC寫(xiě)入時(shí)的地址字節(jié)數(shù)據(jù)，+1為讀取 //**************************************** //定義類(lèi)型及變量 //**************************************** uchar dis[4]; //顯示數(shù)字(-511至512)的字符數(shù)組 int dis_data; //變量 //int Temperature,Temp_h

30、,Temp_l; //溫度及高低位數(shù)據(jù) //**************************************** //函數(shù)聲明 //**************************************** void delay(unsigned int k); //延時(shí) //LCD相關(guān)函數(shù) void InitLcd(); //初始化lcd1602 void lcd_printf(uchar *s,int temp_data); void WriteDataLCM(uchar dataW);

31、//LCD數(shù)據(jù) void WriteCommandLCM(uchar CMD,uchar Attribc); //LCD指令 void DisplayOneChar(uchar X,uchar Y,uchar DData); //顯示一個(gè)字符 void DisplayListChar(uchar X,uchar Y,uchar *DData,L); //顯示字符串 //MPU6050操作函數(shù) void InitMPU6050(); //初始化MPU6050 void Delay5us(); void I2C_Start(); voi

32、d I2C_Stop(); void I2C_SendACK(bit ack); bit I2C_RecvACK(); void I2C_SendByte(uchar dat); uchar I2C_RecvByte(); void I2C_ReadPage(); void I2C_WritePage(); void display_ACCEL_x(); void display_ACCEL_y(); void display_ACCEL_z(); uchar Single_ReadI2C(uchar REG_Address); //讀取I2C

33、數(shù)據(jù) void Single_WriteI2C(uchar REG_Address,uchar REG_data); //向I2C寫(xiě)入數(shù)據(jù) //**************************************** //整數(shù)轉(zhuǎn)字符串 //**************************************** void lcd_printf(uchar *s,int temp_data) { if(temp_data<0) { temp_data=-temp_data; *s='-'; } else *s=

34、9; '; *++s =temp_data/100+0x30; temp_data=temp_data%100; //取余運(yùn)算 *++s =temp_data/10+0x30; temp_data=temp_data%10; //取余運(yùn)算 *++s =temp_data+0x30; } //**************************************** //延時(shí) //**************************************** void delay(unsigned int k) {

35、 unsigned int i,j; for(i=0;i<k;i++) { for(j=0;j<121;j++); } } //**************************************** //LCD1602初始化 //**************************************** void InitLcd() { WriteCommandLCM(0x38,1); WriteCommandLCM(0x08,1); WriteCommandLCM(0x01

36、,1); WriteCommandLCM(0x06,1); WriteCommandLCM(0x0c,1); DisplayOneChar(0,0,'A'); DisplayOneChar(0,1,'G'); } //**************************************** //LCD1602寫(xiě)允許 //**************************************** void WaitForEnable(void) { DataPort=0xff; LCM_R

37、S=0;LCM_RW=1;_nop_(); LCM_EN=1;_nop_();_nop_(); while(DataPort&0x80); LCM_EN=0; } //**************************************** //LCD1602寫(xiě)入命令 //**************************************** void WriteCommandLCM(uchar CMD,uchar Attribc) { if(Attribc)WaitForEnable(); LCM_RS

38、=0;LCM_RW=0;_nop_(); DataPort=CMD;_nop_(); LCM_EN=1;_nop_();_nop_();LCM_EN=0; } //**************************************** //LCD1602寫(xiě)入數(shù)據(jù) //**************************************** void WriteDataLCM(uchar dataW) { WaitForEnable(); LCM_RS=1;LCM_RW=0;_nop_(); DataPort=dataW

39、;_nop_(); LCM_EN=1;_nop_();_nop_();LCM_EN=0; } //**************************************** //LCD1602寫(xiě)入一個(gè)字符 //**************************************** void DisplayOneChar(uchar X,uchar Y,uchar DData) { Y&=1; X&=15; if(Y)X|=0x40; X|=0x80; WriteComm

40、andLCM(X,0); WriteDataLCM(DData); } //**************************************** //LCD1602顯示字符串 //**************************************** void DisplayListChar(uchar X,uchar Y,uchar *DData,L) { uchar ListLength=0; Y&=0x1; X&=0xF; while

41、(L--) { DisplayOneChar(X,Y,DData[ListLength]); ListLength++; X++; } } //************************************** //延時(shí)5微秒(STC90C52RC@12M) //不同的工作環(huán)境,需要調(diào)整此函數(shù) //當(dāng)改用1T的MCU時(shí),請(qǐng)調(diào)整此延時(shí)函數(shù) //**************************************

42、 void Delay5us() { _nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); _nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); _nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); _nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); _nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); _nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); } //************************************** //I2C起始信號(hào) //**********

43、**************************** void I2C_Start() { SDA = 1; //拉高數(shù)據(jù)線 SCL = 1; //拉高時(shí)鐘線 Delay5us(); //延時(shí) SDA = 0; //產(chǎn)生下降沿 Delay5us(); //延時(shí) SCL = 0; //拉低時(shí)鐘線 } //****

44、********************************** //I2C停止信號(hào) //************************************** void I2C_Stop() { SDA = 0; //拉低數(shù)據(jù)線 SCL = 1; //拉高時(shí)鐘線 Delay5us(); //延時(shí) SDA = 1; //產(chǎn)生上升沿 Delay5us();

45、 //延時(shí) } //************************************** //I2C發(fā)送應(yīng)答信號(hào) //入口參數(shù):ack (0:ACK 1:NAK) //************************************** void I2C_SendACK(bit ack) { SDA = ack; //寫(xiě)應(yīng)答信號(hào) SCL = 1; //拉高時(shí)鐘線 Delay5us(); //延時(shí) SCL = 0;

46、 //拉低時(shí)鐘線 Delay5us(); //延時(shí) } //************************************** //I2C接收應(yīng)答信號(hào) //************************************** bit I2C_RecvACK() { SCL = 1; //拉高時(shí)鐘線 Delay5us(); //延時(shí) CY = SDA; //讀應(yīng)

47、答信號(hào) SCL = 0; //拉低時(shí)鐘線 Delay5us(); //延時(shí) return CY; } //************************************** //向I2C總線發(fā)送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù) //************************************** void I2C_SendByte(uchar dat) { uchar i; for (i=0; i<8; i++) //8位計(jì)數(shù)器

48、{ dat <<= 1; //移出數(shù)據(jù)的最高位 SDA = CY; //送數(shù)據(jù)口 SCL = 1; //拉高時(shí)鐘線 Delay5us(); //延時(shí) SCL = 0; //拉低時(shí)鐘線 Delay5us(); //延時(shí) } I2C_RecvACK(); } //*****************

49、********************* //從I2C總線接收一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù) //************************************** uchar I2C_RecvByte() { uchar i; uchar dat = 0; SDA = 1; //使能內(nèi)部上拉,準(zhǔn)備讀取數(shù)據(jù), for (i=0; i<8; i++) //8位計(jì)數(shù)器 { dat <<= 1; SCL = 1;

50、 //拉高時(shí)鐘線 Delay5us(); //延時(shí) dat |= SDA; //讀數(shù)據(jù) SCL = 0; //拉低時(shí)鐘線 Delay5us(); //延時(shí) } return dat; } //************************************** //向I2C設(shè)備寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù) //******************************

51、******** void Single_WriteI2C(uchar REG_Address,uchar REG_data) { I2C_Start(); //起始信號(hào) I2C_SendByte(SlaveAddress); //發(fā)送設(shè)備地址+寫(xiě)信號(hào) I2C_SendByte(REG_Address); //內(nèi)部寄存器地址， I2C_SendByte(REG_data); //內(nèi)部寄存器數(shù)據(jù)， I2C_Stop(); //發(fā)送停止信號(hào) } //

52、************************************** //從I2C設(shè)備讀取一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù) //************************************** uchar Single_ReadI2C(uchar REG_Address) { uchar REG_data; I2C_Start(); //起始信號(hào) I2C_SendByte(SlaveAddress); //發(fā)送設(shè)備地址+寫(xiě)信號(hào) I2C_SendByte(REG_Address); //發(fā)送存儲(chǔ)單元地址，從0開(kāi)始 I

53、2C_Start(); //起始信號(hào) I2C_SendByte(SlaveAddress+1); //發(fā)送設(shè)備地址+讀信號(hào) REG_data=I2C_RecvByte(); //讀出寄存器數(shù)據(jù) I2C_SendACK(1); //接收應(yīng)答信號(hào) I2C_Stop(); //停止信號(hào) return REG_data; } //************************************** //初始化MPU6050 //***********

54、*************************** void InitMPU6050() { Single_WriteI2C(PWR_MGMT_1, 0x00); //解除休眠狀態(tài) Single_WriteI2C(SMPLRT_DIV, 0x07); Single_WriteI2C(CONFIG, 0x06); Single_WriteI2C(GYRO_CONFIG, 0x18); Single_WriteI2C(ACCEL_CONFIG, 0x01); } //************************************** //合成數(shù)據(jù) //

55、************************************** int GetData(uchar REG_Address) { char H,L; H=Single_ReadI2C(REG_Address); L=Single_ReadI2C(REG_Address+1); return (H<<8)+L; //合成數(shù)據(jù) } //************************************** //在1602上顯示10位數(shù)據(jù) //************************************** void Di

56、splay10BitData(int value,uchar x,uchar y) { value/=64; //轉(zhuǎn)換為10位數(shù)據(jù) lcd_printf(dis, value); //轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)顯示 DisplayListChar(x,y,dis,4); //啟始列，行，顯示數(shù)組，顯示長(zhǎng)度 } //************************************** //顯示溫度 //************************************** //void display_temp() //{ // Temp_h=Singl

57、e_ReadI2C(TEMP_OUT_H); //讀取溫度 // Temp_l=Single_ReadI2C(TEMP_OUT_L); //讀取溫度 // Temperature=Temp_h<<8|Temp_l; //合成溫度 // Temperature = 35+ ((double) (Temperature + 13200)) / 280; // 計(jì)算出溫度 // lcd_printf(dis,Temperature); //轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)顯示 // DisplayListChar(11,1,dis,4); //啟始列，行，顯示數(shù)組，顯示位數(shù)

58、//} //********************************************************* //主程序 //********************************************************* void main() { delay(500); //上電延時(shí) InitLcd(); //液晶初始化 InitMPU6050(); //初始化MPU6050 delay(150); while(1) { Display10BitData(GetData(ACCEL_XOUT_H),2,0

59、); //顯示X軸加速度 Display10BitData(GetData(ACCEL_YOUT_H),7,0); //顯示Y軸加速度 Display10BitData(GetData(ACCEL_ZOUT_H),12,0); //顯示Z軸加速度 Display10BitData(GetData(GYRO_XOUT_H),2,1); //顯示X軸角速度 Display10BitData(GetData(GYRO_YOUT_H),7,1); //顯示Y軸角速度 Display10BitData(GetData(GYRO_ZOUT_H),12,1); //顯示Z軸角速度 delay(500); } } 專(zhuān)心---專(zhuān)注---專(zhuān)業(yè)