描述

介紹

有時(shí)您需要在家中安裝一件家具或類似的東西，對(duì)于垂直安裝，每個(gè)人通常都使用水平儀。ElectronicsLovers Tech Team 構(gòu)建了這個(gè)模塊，它與通常的模塊有一個(gè)區(qū)別：它是數(shù)字的。這個(gè)項(xiàng)目對(duì)于正在構(gòu)建 RC 模型的人也很方便，因?yàn)榭赡苄枰@取不同方向的角度以進(jìn)一步處理它們以用于不同的計(jì)算，例如穩(wěn)定。

在這個(gè)項(xiàng)目中，我們將使用 GY-521 3 軸加速度計(jì)來確定表面的角度。為了顯示角度，我們將使用 7 段 4 位顯示器。使用的 μC 將是 Arduino Nano，以保持 PCB 上的一切緊湊。

使用部件說明

??????????????? 在這里，我們將解釋有關(guān)所用零件的最重要的細(xì)節(jié)。????????

GY-521加速度計(jì)

該模塊是與 Arduino 兼容的最佳 IMU（慣性測(cè)量單元）傳感器之一。GY-521 等 IMU 傳感器用于自平衡機(jī)器人、無人機(jī)、智能手機(jī)等。GY-521 傳感器在單個(gè)芯片中包含一個(gè) MEMS 加速度計(jì)和一個(gè) MEMS 陀螺儀。它非常準(zhǔn)確，因?yàn)槊總€(gè)通道都包含一個(gè) 16 位 ADC。此外，它同時(shí)捕獲 x、y 和 z 通道。傳感器使用 I2C 總線與 Arduino 連接。GY-521 并不昂貴，特別是考慮到它結(jié)合了加速度計(jì)和陀螺儀。

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IMU 傳感器是當(dāng)今各種電子產(chǎn)品中最常用的傳感器類型之一。它們出現(xiàn)在智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備、控制器等中。IMU 傳感器幫助我們獲取物體的高度，在三維空間中連接到傳感器。這些通常以度為單位測(cè)量的值，作為角度，幫助我們確定物體的高度。因此，例如，它們被用于智能手機(jī)中以檢測(cè)其方向。在 Nike fuel band 或 fit bit 等可穿戴設(shè)備中，它們使用 IMU 傳感器來跟蹤運(yùn)動(dòng)。

它是如何工作的？

IMU 傳感器通常由兩部分或更多部分組成。按優(yōu)先級(jí)列出它們，它們是加速度計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)和高度計(jì)。GY-521 是一個(gè) 6 DOF（自由度）或六軸傳感器，這意味著它給出六個(gè)值作為輸出。來自加速度計(jì)的三個(gè)值和來自陀螺儀的三個(gè)值。GY-521 是一款基于 MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）技術(shù)的傳感器。加速度計(jì)和陀螺儀都嵌入在一個(gè)芯片內(nèi)。該芯片采用 I2C 總線系統(tǒng)進(jìn)行通信。

7 段 – 4 位顯示

使用 7 段 4 位顯示器時(shí)，您需要記住有兩種類型：共陽極和共陰極。如果你的模塊是共陽極，那么共陽極管腳接電源；如果是共陰極，則共陰極引腳連接到GND。

使用7段4位顯示時(shí)，用共陽或共陰管腳控制顯示哪一位。即使只有一個(gè)數(shù)字在工作，但視覺暫留原理使您能夠看到顯示的所有數(shù)字，因?yàn)槊總€(gè)掃描速度都非常快，以至于您幾乎不會(huì)注意到間隔。

項(xiàng)目示意圖

在 7 段顯示器上顯示角度

??????????????? 這個(gè)項(xiàng)目的功能原理非常簡單：使用 I2C 通信協(xié)議，Arduino不斷接收 Y 方向的角度（因?yàn)槟鞘撬絻x顯示的軸）。然后將角度值提供給將其顯示在顯示器上的函數(shù)。

現(xiàn)在，您可能已經(jīng)知道，對(duì)于最大角度（即 90 度），這樣一個(gè) 16 位 ADC 的最大值為 65536。因?yàn)樾酒?ADC 分為 4 個(gè)通道，所以我們有一個(gè)最大值。每個(gè)通道的值為 16384。所以 -16384 表示 -90 度，而 +16384 表示 90 度。對(duì)于我們的 Arduino，這只不過是一個(gè)簡單的地圖函數(shù)：

請(qǐng)記住，變量AcY是long類型，這意味著映射變量（在我們的例子中是angle ）也必須是long 。

我希望您喜歡本教程并學(xué)習(xí)了加速度計(jì)與陀螺儀結(jié)合如何測(cè)量 3 軸的加速度，以及如何與 7 段顯示器交互。

數(shù)字精神模塊的PCB設(shè)計(jì)：?

我們使用最好的在線 PCB 模擬工具之一為我們的數(shù)字精神模塊設(shè)計(jì)了 PCB 模型，稱為EasyEDA – 在線 PCB 設(shè)計(jì)和電路模擬器?EasyEDA 是您可以測(cè)試技能的平臺(tái)，在這里您可以學(xué)習(xí)新技能和在那里你甚至可以修改你的技能。這是一個(gè)為電子工程師、教育工作者、學(xué)生、創(chuàng)客和愛好者提供基于 Web 的優(yōu)秀 EDA 工具的地方。歡迎大家免費(fèi)使用這些工具，并創(chuàng)建您自己的基于網(wǎng)絡(luò)的在線印刷電路板。無需安裝任何軟件。只需在任何支持 HTML5、符合標(biāo)準(zhǔn)的 Web 瀏覽器中打開 EasyEDA。

• Digital Spirit Module PCB原型模型?

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PCB Gerber 查看器 – JLCPCB Online Gerber Viewer

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PCB 到達(dá)我們的項(xiàng)目?

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我們從JLCPCB為我們的產(chǎn)品模塊訂購了在線 PCB 。他們?yōu)槲覀兲峁┝诉@個(gè)項(xiàng)目的 PCB，我們用它來組裝所有組件。JLCPCB 是中國最大的 PCB 原型企業(yè)和專業(yè)從事快速 PCB 原型生產(chǎn)的高科技制造商，他們?yōu)?PCB 提供最好的報(bào)價(jià)：10 件僅需2 美元。如果您想制作自己的 PCB 原型，請(qǐng)前往jlcpcb.com并上傳您的 Gerber 文件以獲得高質(zhì)量的 PCB。10 塊 PCB 2 美元（24 小時(shí)快速周轉(zhuǎn)：https ://jlcpcb.com/

• PCB 非常好，質(zhì)量穩(wěn)健、堅(jiān)固且非常漂亮。我們?cè)敢鈱?shí)施 OLED 顯示器，以便更好地概覽模塊測(cè)量的角度。我們還想讓這個(gè)模塊更緊湊、更便攜。請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注更新！

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