Makeblcok電子模塊手冊 - 陀螺儀

Me 3-Axis Accelerometer and Gyro Sensor

1、概述
    陀螺儀是一款理想的機器人運動檢測、姿態檢測模塊。包含3軸加速度計、3軸角速度傳感器與運動處理器，並提供I2C接點通信。可以應用在平衡小車、四軸飛行器、機器人及移動設備上，具有高動態測量範圍與低電流消耗等優點。本模塊連接埠是白色色標，說明是I2C通信模式，需要連接到主控板上帶有白色標誌的連接埠。

2、技術規格
l        工作電壓：5V DC
l        工作溫度：0 ~ 70℃
l        信號模式：I2C通信
l        模塊尺寸：51 x 24 x 18 mm ( 長 X 寬 X 高 )

​3、功能特性    
l        模塊的白色區域是與金屬橋梁接觸的參考區域；
l        數字輸出6軸或9軸的旋轉矩陣、四位元、歐拉角格式的融合演算數據；
l        3軸角速度可控制測量範圍為±250，±500，±1000，±2000°/秒（dps）；
l        3軸加速計可控制測量範圍為±2g，±4g，±8g與±16g；
l        數字運動處理(DMP)引擎可減少複雜的運動融合、傳感器同步與狀態檢測的負荷；
l        移除加速計與陀螺儀軸間敏感度，降低設定時給予的影響與傳感器的漂移；
l        内嵌運作時間偏差與磁力傳感器校正演算技術；
l        具有反接保護，電源反接不會損壞IC；
l        支持 Arduino IDE 編譯，並且提供運行庫來簡化編譯；
l        支持 mBlock 圖形化編譯，適合全年齡用戶；
l        使用 RJ25 連接連線更方便；
l        模塊化安裝，兼容樂高系列。

4、針腳定義
陀螺儀模塊有四個針腳的接點，每個針腳的功能如下表(表1)：

序號
1
2
​3
​4

針腳
​SLC
​SDA
GND
​VCC

功能
I2C通信(時鐘)
I2C通信(數據)
地線
電源線

                        表1. 4-Pin接點功能表

5、連接方式
l        RJ25連接
由於陀螺儀模塊連接埠是白色色標，當使用RJ25連接埠時，需要連接到主控板上帶有白色色標的連接埠。以Makeblock Orion為例，可以連接到3，4，6，7，8號連接埠，如圖(圖1)：

圖1. 陀螺儀模塊與 Makeblock Orion連接

l        杜邦線連接
當使用杜邦線連接到Arduino Uno主控板時，模塊SCL、SDA針腳需要連接到I2C接點，即連接到A4、A5連接埠如下圖(圖2)所示：

圖2. 陀螺儀模塊與 Arduino UNO連接圖

6、編譯指南
l       Arduino編譯
如果使用 Arduino 編譯，需要調用庫 Makeblock-Library-master 來控制陀螺儀模塊

本程序通過 Arduino 編譯，當我們通過連接埠監視器輸入任意值時，模塊接收並返回當前的X，Y，Z的值。從而能夠判斷當前模塊的狀態，從連接埠監視器可觀察到X,，Y，Z的值。

#include "MeOrion.h"
#include <Wire.h>
#include <SoftwareSerial.h>
MeGyro gyro;
void setup()
{     
   　 Serial.begin(9600);     
    　gyro.begin();
}
void loop()
{     
　　　　gyro.update();     
　　　　if(Serial.available() )     
　　　　{         
　　　　　　　　Serial.read();         
　　　　　　　　Serial.print("X:");         
　　　　　　　　Serial.print(gyro.angleX() );         
　　　　　　　　Serial.print(" Y:");         
　　　　　　　　Serial.print(gyro.angleY() );         
　　　　　　　　Serial.print(" Z:");         
　　　　　　　　Serial.println(gyro.angleZ() );     
　　　　}
​}

陀螺儀函數功能列表

程式
double angleX()
double angleY()
double angleZ()
void update()
void begin()

功能
讀取X軸的值读取X轴的值
讀取Y軸的值
讀取Z軸的值
刷新數值
模塊初始化

連接埠顯示結果

l        mBlock編譯
陀螺儀模塊支持mBlock編譯環境，以下是該模塊指令簡介：

編譯說明

功能

參數一：選擇坐標軸

功能：讀取陀螺儀X軸角度 

下面是讓小熊貓說出陀螺儀X、Y、Z值的效果

7、原理解析
    陀螺儀模塊集合了3軸加速度計、3軸角速度感應器(陀螺儀)與運動處裡引擎( DMP )，由I2C端口以單一數據傳輸的模式，項應用端輸出完整的9軸融合演算數據。3軸加速度計能夠在X、Y、Z軸測量加速度的變化，通過感應特定方向的慣性力總量，加速度計可以測量出加速度和重力；三軸加速度計意味著它能夠檢測到三為空間中的運動或重力引力。加速度計可以測量重力（引力）g，如果模塊停止而沒有任何動作，地球引力對其施加的力大約為1g；如果模塊豎直放置，會檢測到Y軸上施加的力約為。如果模塊以一定角度放置，會檢測到1g的力會分布在不同的軸上。當模塊在三維空間中運動或震動時，陀螺儀會在一個或多個軸上檢測到大於1g的力並測量出加速度，對加速度積分可以獲得速度與位移。當物體繞軸旋轉時會產生角速度，3軸角速度傳感器（陀螺儀）能夠檢測X、Y、Z軸的角速度變化量；運動處理引擎通過I2C端口直接輸出數據，可以減輕外圍處理氣的工作負擔並且避免了繁瑣的濾波和數據融合。