MPU-6050模块角度算法处理及在嵌入式中的应用

本文主要介绍MPU-6050全球首例6轴运动处理传感器，论述一种对MPU-6050的数据处理的新思想和算法。本设计主要讨论三个要点：第一、比较陀螺仪、加速度传感与9轴运动处理传感器（MPU-6050）的差距；第二、通过积分算法对MPU-6050模块采集的数据进行处理，从而获得更为准确的角度；第三、MPU-6050在嵌入式中的具体应用。

基于MPU-6050陀螺——加速度仪三轴云台的研究

云台用于安装和固定摄像装置。在无人工作的环境中,需要云台能克服风向、重心偏移等环境的变换,自动调整姿势使摄像装置保持水平。主控芯片通过接收和处理MPU-6050陀螺一加速度仪的数据,分析出摄像头当前处于的姿态,倾斜的角度等,执行PID算法计算出偏转量,产生PWM信号控制舵机产生偏转的角度,保证云台始终处于水平位置。

基于MPU-6050无线遥控电气开关的研究与设计

无线电遥控器是利用无线射频信号对远方的机构进行控制的遥控设备。介绍了一种基于MPU-6050无线遥控开关系统的设计方法,并对该系统的组成结构和工作原理进行了详细的说明。为了减少传统无线遥控开关收发过程中编码、解码出现错误,提高无线遥控的精准度,并减少无线遥控开关的功耗,体积等。该系统直接用MPU-6050 6轴融合后的四元数处理后的数据作为开关的控制信号,以STM32F103ZET6为主控芯片,NRF24L01为无线收发模块,设计了一种基于MPU-6050的无线遥控照明电气开关,对整个系统进行了硬件和软件的设计,并通过keil进行了硬件仿真,而且对整个系统进行了实验验证。仿真和实验结果表明,该系统实现了控制电气开关的功能,并提高了无线遥控开关的精准度,减小了无线遥控开关的功耗和体积。

基于ARM嵌入式及MPU-6050的体感光立方

在传统单片机控制的光立方基础上,使用高精度陀螺加速度计MPU-6050对光立方使用者的手指姿态进行判断。为解决单片机数据解算速度问题,主控系统采用STM32F103ZET6芯片,通过蓝牙将MPU-6050的原始数据发送至嵌入式主控系统。嵌入式主控系统MPU-6050原始数据进行处理,根据预设数据模型,得出使用者的手指姿态。当使用者的做出不同手势时,光立方显示对应动画,实现了手势控制光立方的目的。

基于MPU-6050和UKF的姿态测量系统设计

运动体姿态角度测量是姿态控制的重要组成部分。以微小型无人机姿态测量为应用背景,设计了一种基于整合型6轴运动传感器模块MPU-6050的姿态测量系统,针对MPU-6050存在精度低、漂移大而使得系统测量精度下降,且微小型无人机在复杂工作环境时系统出现典型的非线性的问题,提出将无迹卡尔曼滤波算法(UKF)应用于系统的姿态估计,并使用三轴转台检验了系统对各个姿态角度的测量效果。实验验证了姿态测量系统的有效性,并与EKF姿态解算对比,验证了UKF算法的优越性。

基于MPU6050加速度传感器的跌倒检测与报警系统设计

分析不同年龄段老年人行为和跌倒状态变化(SVM)和姿态特征变化(姿态角),设计一种基于加速度传感器的跌倒检测系统。使用MPU6050加速度传感器,通过无线传输(HC-06蓝牙模块)将采集到的数据传输到PC机上保存。通过MATLAB辅助分析采集的不同年龄段老年人各种行为数据的差异性,为不同年龄段老年人设置不同的跌倒检测阈值。仿真实验证明对不同年龄段的老年人设置不同跌倒检测阈值的跌倒检测算法与其他同一类型的跌倒检测算法相比有到更高的准确率和实用性。

基于STM32和MPU6050的AACN系统模拟与触发算法验证

车辆事故紧急呼叫装置(Advanced Automated Crash Notification,AACN)有助于实施事故后紧急救援,对减轻交通事故造成的人身伤害具有重要作用。文中使用STM32单片机和MPU6050模块搭建低成本车辆AACN模拟系统,配合电动试验小车构建AACN触发算法模拟验证系统,研究车辆AACN系统的事故识别触发算法。以正面碰撞和侧翻为研究对象,以采集的车辆关键参数为基础,采用长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)和双向长短期记忆(Bi-LSTM)神经网络辨识事故类型,结果显示,LSTM和Bi-LSTM神经网络对正面碰撞的识别率分别为96.41%、99.28%,对侧翻的识别率均在99.00%以上;使用基于速度变化原理的移动窗口算法进行实时事故检测对比验证,正面碰撞条件下触发正确率为93.3%。综合表明,利用MPU6050采集的车辆姿态参数类型和精度对AACN系统计算与识别是足够的,神经网络算法识别精度较高,神经网络算法和移动窗口算法均能满足AACN模拟系统的事故识别要求。

基于STM32的两轮自平衡小车系统设计

针对小车控制系统的复杂性,设计一个以STM32F103C8T6微处理器为主控制器,以MPU-6050传感器为姿态检测部件的自平衡小车系统。由于陀螺仪和加速度计在测量时存在噪声干扰和随机漂移误差,采用卡尔曼滤波算法对陀螺仪和加速度计数据进行融合,补偿传感器测量误差,计算出小车倾角与角速度的最优估计值。并以最优姿态角和小车速度为反馈量构成双闭环控制,利用PID控制算法实现小车系统的自平衡控制。通过系统的软硬件设计、调试及运行情况,证明自平衡小车能够稳定地实现自平衡控制。

基于IMU与WiFi技术的步态监测系统研究

为了可靠获取人体步态信息,实现对外骨骼机器人控制提供重要参数,研究了一种基于IMU与Wi Fi技术的步态监测系统。阐述了监测系统的软、硬件结构和该监测系统的实际应用。该步态监测系统包括多个安装于肢体的无线传感节点、汇聚节点与上位机监测平台。无线传感节点获取各节点倾角传感器信息,并通过Wi Fi无线网络传输到上位机监测平台。经实测该监测系统在空旷地带的监测范围是80m,充满电状态下可以连续30h输出角度信息,满足人机系统动态位姿信息监测的要求。

基于STM32的四轴飞行器飞控系统设计

四轴飞行器因具有结构简单、体积小、故障率低、能垂直起降等优点,在军事、民用等领域都有广阔的应用前景。本设计采用STM32作为主控芯片,3轴加速度传感器MPU6050作为惯性测量单元,通过2.4G无线模块和遥控板进行通信,最终使用PID控制算法以PWM方式驱动空心杯电机实现了四轴飞行器的设计。

基于STM32控制的平衡小车系统设计

为了响应节能环保、绿色出行倡议,缓解城市交通拥挤状况,提出一种基于STM32F103C8T6芯片控制的两轮平衡小车设计方案。以MPU-6050作为小车姿态传感器获取小车车体倾角和角速度,基于卡尔曼滤波算法对姿态传感器采集到的的数据进行滤波融合,利用霍尔编码器测量小车车轮转向和转速,运用PID算法对控制要求和采集的数据信息进行计算分析并输出控制PWM,经由TB6612电机驱动模块驱动电机,实现小车自主平衡并具备一定的抗干扰能力。另外小车通过蓝牙模块与手机APP通信,可通过手机端控制小车前进、后退、转弯等动作。

两轮自平衡小车姿态平衡控制系统的研究

两轮自平衡小车姿态平衡控制是一个非线性控制系统,对于控制算法研究,检测技术研究,电机驱动研究等领域有着较深远的影响。本文采用线性二次型最优控制,结合系统建模可实现两轮自平衡小车得到较好的平衡姿态控制,并在仿真中得到验证。

基于Arduino的测距和倾角平衡警报系统在桥梁裂缝检测中的应用

系统以Arduino为核心,结合HC-SR04超声测距传感器,三维重力加速度传感器GY-521 MPU-6050,XY-V17B语音模块,LED显示屏,实现距离和倾角实时检测并播放语音警报的功能。通过软件代码实现语音模块按条件自动串口触发,安全、稳定、可靠。此系统能进行实时测控并发出警报提示,基于此功能,能够较好的应用于桥梁裂缝的检测。

老年公寓老年人身体运动姿态检测系统的设计

介绍了老年公寓老年人身体姿势及运动状态的智能化检测系统组成及实现方法。通过运动姿态陀螺仪传感器采集运动姿态数据、单片机处理、网络传输、系统管理模块,构建一套老年人各种身体运动姿态实时的数据采集、分析、处理、网络传输、跟踪、判断、报警为一体的智能化检测系统,为老年公寓安全监测与信息管理提供有力技术支持,提升了老年公寓的智能化安全管理水平,为老年人身体健康保驾护航。

网络信息环境下的深蹲计数器研究

随着生活质量的不断提升,人们对生活品质的要求越来越高;健身已经成为广大群众的一项爱好,深蹲是练大腿肌肉的王牌动作。又恰好是最需要大肺活量和强健心脏的动作。另外坚持做还会起到减肥的作用。然而不正确的技术动作反而会使膝关节受损,尤其是在配合杠铃练习时,因此需要人们全身心的投入到动作本身,如果大脑分神去计数很可能会影响动作的灵活和标准程度,从而造成技术动作不正确,甚至危及到自身安全。为了解决这一难题开发一款合适的计数装置就显得十分迫切。该文以单片机为硬件基础开发出的深蹲计数器可以很好的解决这些问题。

基于51单片机的无线体感鼠标设计与实现

传统鼠标在计算机领域应用非常广泛,但在某些特定环境下操作受到限制。为了克服依赖桌面完成操作的局限,以51单片机为控制核心设计一款无线体感鼠标,该设备由STC89C52控制模块、MPU-6050运动处理模块、无线发送模块、无线接收模块、按键及供电模块等构成。MPU-6050运动处理模块通过解算识别运动姿态,实现人在空间中控制鼠标对屏幕指针的操控。经制作及对比测试,它具备高精度和流畅性好的优点,具有一定的实用价值。

基于MSP430单片机的四旋翼飞行器控制系统设计

四旋翼飞行器是由4个带桨叶电机驱动并形成十字交叉结构的一种飞行器。本试验是以MSP430F149单片机为主控芯片,搭建四旋翼飞行器控制系统。以MPU-6050传感器获取飞行器的姿态信息,经过递推滤波算法,得到可靠的姿态数据,通过四元数融合算法,进行姿态解算,获得四旋翼飞行器的姿态角,然后借助PID控制算法,消除四旋翼飞行器在飞行过程中不可预测的误差,最后,以PWM波的形式控制无刷直流电机,实现四旋翼飞行器的自平稳控制。本试验完成了四旋翼飞行器的自平稳控制系统,能够基本实现四旋翼飞行器的平稳起飞与降落。

基于DA14580的肉牛运动状况监测系统设计

以实现肉牛运动状况监测为目的,研究基于DA14580和MPU-6050的计步系统,经实际电路调试,可实现对肉牛的运动状况检测。系统由控制器核心电路、6轴加速度传感器步数采集模块MPU6050、LoRa扩频无线传输模块、电源模块、OLED显示模块和上位机实时监测模块组成。经过测试,电路具有低功耗、低成本、抗干扰能力强、可靠性高等优点。

基于STM32F103RCT6两轮自平衡小车设计

采用PID算法、卡尔曼滤波算法,实现一个基于STM32F103RCT6两轮自平衡小车系统。运用MPU6050模块来获取数据信息,进而弥补加速度计的动态误差以及陀螺仪的漂移误差,获得更精确的倾角值,然后经STM32芯片处理输出适当指令,控制电机的运行,并通过蓝牙模块与手机蓝牙APP的通信,实现小车循迹。实验表明:小车通信可靠,保持平稳,且能实时控制小车的运动姿态,达到预期目的。

四旋翼飞行器系统设计

四旋翼是一种具有四个螺旋桨的飞行器。文章分为两个部分介绍四旋翼的设计,第一部分介绍了四旋翼飞行控制器的硬件电路设计,主要包括STM32F103最小系统、数据采集模块、通信模块、电源管理模块和辅以调试的遥控系统的电路设计;第二部分介绍了四旋翼飞行器系统软件的设计,主要包括电源监测、姿态解算、PID控制及无线调试平台的实现。经过多次的测试与分析,该系统达到了可靠控制、飞行稳定的要求。