將MPU6050與Raspberry Pi連接并顯示16x2 LCD值的步驟

MPU6050傳感器在單芯片上具有許多功能。它由一個MEMS加速度計、一個MEMS陀螺儀和溫度傳感器組成。該模塊在將模擬值轉(zhuǎn)換為數(shù)字時非常準(zhǔn)確，因為它的每個通道都有一個 16 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器硬件。該模塊能夠同時捕獲 x、y 和 z 通道。它具有與主機控制器通信的 I2C 接口。該MPU6050模塊是一個緊湊的芯片，具有加速度計和陀螺儀。對于無人機、機器人、運動傳感器等許多應(yīng)用來說，這是一個非常有用的設(shè)備。它也被稱為陀螺儀或三軸加速度計。

今天在本文中，我們將將此MPU6050與Raspberry Pi連接，并顯示16x2 LCD上的值。

所需組件：

樹莓派

MPU-6050

10K 鍋

跳線

面包板

電源

MPU6050 陀螺儀傳感器：

MPU-6050是一款 8 針 6 軸陀螺儀和加速度計，集成在單芯片中。默認情況下，該模塊在I2C串行通信上工作，但可以通過配置寄存器來配置為SPI接口。對于I2C，它有SDA和SCL線。幾乎所有引腳都是多功能的，但這里我們只繼續(xù)使用I2C模式引腳。

引腳配置：

Vcc：-此引腳用于相對于地為 MPU6050 模塊供電

接地：-這是一個接地引腳

SDA：-SDA 引腳用于控制器和 MPU6050 模塊之間的數(shù)據(jù)

標(biāo)準(zhǔn)及校正實驗所：-SCL 引腳用于時鐘輸入

XDA：-這是傳感器 I2C SDA 數(shù)據(jù)線，用于配置和讀取外部傳感器（（可選）在本例中未使用）

XCL：-這是傳感器 I2C SCL 時鐘線，用于配置和讀取外部傳感器（（可選）在本例中未使用）

ADO：-I2C 從地址 LSB（不適用于本例）

國際：-中斷引腳，用于指示數(shù)據(jù)就緒。

描述：

在本文中，我們將使用帶有樹莓派的MPU6050在LCD上顯示溫度，陀螺儀和加速度計讀數(shù)。如果您是樹莓派的新手，請瀏覽我們的樹莓派教程部分，學(xué)習(xí)樹莓派入門。

在這個項目中，我們首先在LCD上顯示溫度值，一段時間后我們顯示陀螺儀值，然后在一段時間后我們得到加速度計讀數(shù)，如下圖所示：

電路圖及說明：

用于將MPU6050與Raspberry Pi接口的電路圖非常簡單，在這里我們使用LCD和MPU6050。10k電位器用于控制LCD的亮度。關(guān)于MPU6050，我們已經(jīng)完成了4個連接，其中我們將MPU3.3的6050v電源和接地連接到Raspberry Pi的3.3v和接地。MPU6050的SCL和SDA引腳與Raspberry的物理引腳3（GPIO2）和引腳5（GPIO3）連接。LCD的RS，RW和EN直接連接到GPIO18和Raspberry Pi的23。數(shù)據(jù)引腳直接連接到數(shù)字引腳編號 GPIO24、GPIO25、GPIO8 和 GPIO7。

為 MPU6050 陀螺儀傳感器配置樹莓派：

在開始編程之前，我們需要使用給定的方法啟用樹莓派的 i2c：

步驟 1：啟用 I2C 通信

在安裝 Adafruit SSD1306 庫之前，我們需要在樹莓派中啟用 I2C 通信。

要在樹莓派控制臺中執(zhí)行此操作：

sudo raspi-config

然后會出現(xiàn)藍屏。現(xiàn)在選擇接口選項

在此之后，我們需要選擇I2C

在此之后，我們需要選擇是并按回車鍵，然后確定

在此之后，我們需要通過發(fā)出以下命令重新啟動樹莓派：

sodo reboot

第 2 步：安裝 python-pip 和 GPIO 庫

sudo apt-get install build-essential python-dev python-pip

在此之后，我們需要安裝樹莓派 GPIO 庫

sudo pip installs RPi.GPIO

步驟 3：安裝smbus庫

最后，我們需要使用給定的命令在樹莓派中安裝 smbus 庫：

sudo apt-get install python-smbus

步驟 4：安裝庫 MPU6050

在此之后，我們需要使用給定的命令安裝 MPU6050 庫

sudo pip install mpu6050

現(xiàn)在我們可以在示例中找到示例代碼。用戶可以通過直接上傳到樹莓派或根據(jù)需要對其進行自定義來測試該代碼。在這里，我們在16x2 LCD上顯示了MPU6050的X，Y和Z軸值。您可以在本教程末尾找到完整的 Python 代碼。

編程說明：
完整的Python代碼在最后給出，在這里我們解釋了代碼的幾個重要部分。

在 Python 程序中，我們導(dǎo)入了一些必需的庫，如 time、smbus 和 GPIO。

import smbus
import time

import RPi.GPIO as gpio
在此之后，我們需要一些寄存器地址來配置 MPU6050 并從中獲取值。我們還采用了一些變量來校準(zhǔn)和初始化 I2C 總線。

PWR_M = 0x6B
DIV = 0x19
CONFIG = 0x1A
GYRO_CONFIG = 0x1B
INT_EN = 0x38
ACCEL_X = 0x3B
ACCEL_Y = 0x3D
ACCEL_Z = 0x3F
GYRO_X = 0x43
GYRO_Y = 0x45
GYRO_Z = 0x47
TEMP = 0x41
bus = smbus.SMBus(1)

Device_Address = 0x68 # device address
AxCal=0
AyCal=0
AzCal=0
GxCal=0
GyCal=0
GzCal=0
然后我們編寫了一些用于驅(qū)動16x2LCD的函數(shù)，如def begin（），def cmd（ch），def write（ch），def Print（str），def clear（）等。您可以進一步檢查LCD與樹莓派的接口。

之后，我們需要初始化MPU6050模塊

def InitMPU():
bus.write_byte_data(Device_Address, DIV, 7)
bus.write_byte_data(Device_Address, PWR_M, 1)
bus.write_byte_data(Device_Address, CONFIG, 0)
bus.write_byte_data(Device_Address, GYRO_CONFIG, 24)
bus.write_byte_data(Device_Address, INT_EN, 1)
time.sleep(1)
在此之后，我們需要編寫一些函數(shù)來從MPU6050讀取值并將其顯示到LCD。給定函數(shù)用于從MPU6050讀取數(shù)據(jù)

def readMPU(addr):
high = bus.read_byte_data(Device_Address, addr)
low = bus.read_byte_data(Device_Address, addr+1)
value = ((high << 8) | low)
if(value > 32768):
value = value - 65536
return value
給定函數(shù)用于讀取加速度計和陀螺儀數(shù)據(jù)

def accel():
x = readMPU(ACCEL_X)
y = readMPU(ACCEL_Y)
z = readMPU(ACCEL_Z)
Ax = (x/16384.0-AxCal)
Ay = (y/16384.0-AyCal)
Az = (z/16384.0-AzCal)
#print "X="+str(Ax)
display(Ax,Ay,Az)
time.sleep(.01)

def gyro():
global GxCal
global GyCal
global GzCal
x = readMPU(GYRO_X)
y = readMPU(GYRO_Y)
z = readMPU(GYRO_Z)
Gx = x/131.0 - GxCal
Gy = y/131.0 - GyCal
Gz = z/131.0 - GzCal
#print "X="+str(Gx)
display(Gx,Gy,Gz)
time.sleep(.01)
在此之后，我們編寫了一個溫度讀取函數(shù)

def temp():
tempRow=readMPU(TEMP)
tempC=(tempRow / 340.0) + 36.53
tempC="%.2f" %tempC
print tempC
setCursor(0,0)
Print("Temp: ")
Print(str(tempC))
time.sleep(.2)
def calibrate（） 函數(shù)用于校準(zhǔn) MPU6050，def display（） 函數(shù)用于在 LCD 上顯示值。在下面給出的完整代碼中檢查這些函數(shù)。

在此之后，我們開始LCD，初始化和校準(zhǔn)MPU6050，然后在while循環(huán)中，我們調(diào)用了MPU-溫度，加速度計和陀螺儀的所有三組值，并通過LCD顯示它們。

begin();
Print("MPU6050 Interface")
setCursor(0,1)
Print("Circuit Digest")
time.sleep(2)
InitMPU()
calibrate()

while 1:
InitMPU()
clear()

for i in range(20):
temp()
clear()
Print("Accel")
time.sleep(1)
for i in range(30):
accel()
clear()
Print("Gyro")
time.sleep(1)
for i in range(30):
gyro()

MPU6050陀螺儀和加速度計都用于檢測任何設(shè)備的位置和方向。陀螺儀使用地球重力來確定 x、y 和 z 軸位置，加速度計根據(jù)運動變化率進行檢測。

import smbus

import time



import RPi.GPIO as gpio



PWR_M = 0x6B

DIV = 0x19

CONFIG = 0x1A

GYRO_CONFIG = 0x1B

INT_EN = 0x38

ACCEL_X = 0x3B

ACCEL_Y = 0x3D

ACCEL_Z = 0x3F

GYRO_X = 0x43

GYRO_Y = 0x45

GYRO_Z = 0x47

TEMP = 0x41

bus = smbus.SMBus(1)

Device_Address = 0x68 # device address



AxCal=0

AyCal=0

AzCal=0

GxCal=0

GyCal=0

GzCal=0





RS =18

EN =23

D4 =24

D5 =25

D6 =8

D7 =7



gpio.setwarnings(False)

gpio.setmode(gpio.BCM)

gpio.setup(RS, gpio.OUT)

gpio.setup(EN, gpio.OUT)

gpio.setup(D4, gpio.OUT)

gpio.setup(D5, gpio.OUT)

gpio.setup(D6, gpio.OUT)

gpio.setup(D7, gpio.OUT)





def begin():

cmd(0x33)

cmd(0x32)

cmd(0x06)

cmd(0x0C)

cmd(0x28)

cmd(0x01)

time.sleep(0.0005)



def cmd(ch):

gpio.output(RS, 0)

gpio.output(D4, 0)

gpio.output(D5, 0)

gpio.output(D6, 0)

gpio.output(D7, 0)

if ch&0x10==0x10:

gpio.output(D4, 1)

if ch&0x20==0x20:

gpio.output(D5, 1)

if ch&0x40==0x40:

gpio.output(D6, 1)

if ch&0x80==0x80:

gpio.output(D7, 1)

gpio.output(EN, 1)

time.sleep(0.005)

gpio.output(EN, 0)

# Low bits

gpio.output(D4, 0)

gpio.output(D5, 0)

gpio.output(D6, 0)

gpio.output(D7, 0)

if ch&0x01==0x01:

gpio.output(D4, 1)

if ch&0x02==0x02:

gpio.output(D5, 1)

if ch&0x04==0x04:

gpio.output(D6, 1)

if ch&0x08==0x08:

gpio.output(D7, 1)

gpio.output(EN, 1)

time.sleep(0.005)

gpio.output(EN, 0)



def write(ch):

gpio.output(RS, 1)

gpio.output(D4, 0)

gpio.output(D5, 0)

gpio.output(D6, 0)

gpio.output(D7, 0)

if ch&0x10==0x10:

gpio.output(D4, 1)

if ch&0x20==0x20:

gpio.output(D5, 1)

if ch&0x40==0x40:

gpio.output(D6, 1)

if ch&0x80==0x80:

gpio.output(D7, 1)

gpio.output(EN, 1)

time.sleep(0.005)

gpio.output(EN, 0)

# Low bits

gpio.output(D4, 0)

gpio.output(D5, 0)

gpio.output(D6, 0)

gpio.output(D7, 0)

if ch&0x01==0x01:

gpio.output(D4, 1)

if ch&0x02==0x02:

gpio.output(D5, 1)

if ch&0x04==0x04:

gpio.output(D6, 1)

if ch&0x08==0x08:

gpio.output(D7, 1)

gpio.output(EN, 1)

time.sleep(0.005)

gpio.output(EN, 0)

def clear():

cmd(0x01)



def Print(Str):

l=0;

l=len(Str)

for i in range(l):

write(ord(Str[i]))



def setCursor(x,y):

if y == 0:

n=128+x

elif y == 1:

n=192+x

cmd(n)





def InitMPU():

bus.write_byte_data(Device_Address, DIV, 7)

bus.write_byte_data(Device_Address, PWR_M, 1)

bus.write_byte_data(Device_Address, CONFIG, 0)

bus.write_byte_data(Device_Address, GYRO_CONFIG, 24)

bus.write_byte_data(Device_Address, INT_EN, 1)

time.sleep(1)



def display(x,y,z):

x=x*100

y=y*100

z=z*100

x= "%d" %x

y= "%d" %y

z= "%d" %z

setCursor(0,0)

Print("X Y Z")

setCursor(0,1)

Print(str(x))

Print(" ")

setCursor(6,1)

Print(str(y))

Print(" ")

setCursor(12,1)

Print(str(z))

Print(" ")



print x

print y

print z





def readMPU(addr):

high = bus.read_byte_data(Device_Address, addr)

low = bus.read_byte_data(Device_Address, addr+1)

value = ((high << 8) | low)?

if(value > 32768):

value = value - 65536

return value

def accel():

x = readMPU(ACCEL_X)

y = readMPU(ACCEL_Y)

z = readMPU(ACCEL_Z)



Ax = (x/16384.0-AxCal)

Ay = (y/16384.0-AyCal)

Az = (z/16384.0-AzCal)



#print "X="+str(Ax)

display(Ax,Ay,Az)

time.sleep(.01)



def gyro():

global GxCal

global GyCal

global GzCal

x = readMPU(GYRO_X)

y = readMPU(GYRO_Y)

z = readMPU(GYRO_Z)

Gx = x/131.0 - GxCal

Gy = y/131.0 - GyCal

Gz = z/131.0 - GzCal

#print "X="+str(Gx)

display(Gx,Gy,Gz)

time.sleep(.01)



def temp():

tempRow=readMPU(TEMP)

tempC=(tempRow / 340.0) + 36.53

tempC="%.2f" %tempC

print tempC

setCursor(0,0)

Print("Temp: ")

Print(str(tempC))

time.sleep(.2)



def calibrate():

clear()

Print("Calibrate....")

global AxCal

global AyCal

global AzCal

x=0

y=0

z=0

for i in range(50):

x = x + readMPU(ACCEL_X)

y = y + readMPU(ACCEL_Y)

z = z + readMPU(ACCEL_Z)

x= x/50

y= y/50

z= z/50

AxCal = x/16384.0

AyCal = y/16384.0

AzCal = z/16384.0



print AxCal

print AyCal

print AzCal



global GxCal

global GyCal

global GzCal

x=0

y=0

z=0

for i in range(50):

x = x + readMPU(GYRO_X)

y = y + readMPU(GYRO_Y)

z = z + readMPU(GYRO_Z)

x= x/50

y= y/50

z= z/50

GxCal = x/131.0

GyCal = y/131.0

GzCal = z/131.0



print GxCal

print GyCal

print GzCal





begin();

Print("MPU6050 Interface")

setCursor(0,1)

Print("Circuit Digest")

time.sleep(2)

InitMPU()

calibrate()

while 1:

InitMPU()

clear()

for i in range(20):

temp()

clear()

Print("Accel")

time.sleep(1)

for i in range(30):

accel()

clear()

Print("Gyro")

time.sleep(1)

for i in range(30):

gyro()