【Project】基於stm32+mpu6050的體感遙控車

寫在前面的話

github項目地址：https://github.com/Hyf338/Remote-Sensing

Remote-Sensing

基於MPU6050+stm32f103，設計一集遙感和推杆兩種控制模式一體的小車。
Base on mpu6050，designed a car with remote sense.

---

軟件說明
硬件說明
姿態解算

Title

2019集大電協 基於MPU6050的體感遙控車

Background

在玩具製造業中，遙控手柄控制的玩具車佔有很大比重。但是傳統的按鍵手柄控制方式已經很難吸引大衆的眼球。故本項目研究基於陀螺儀的手勢遙感車，它能夠完整地監測遊戲者手的位移和旋轉，利用玩家的手勢姿態來替代繁瑣的按鍵操作，從而實現各種遊戲的操作效果。系統的目的是，利用陀螺儀進行角度檢測，改善繁瑣的按鍵控制方式，改變傳統遙控方式。

工具介紹

工具	描述
Altium Design	PCB設計
Keil	軟件編程
123D Design	3D軟件

Introduction

系統功能框圖

遙控車流程圖

圖1 遙控車程序流程圖

圖2遙控器程序流程圖

姿態說明部分（MPU6050）

MPU6050（3軸陀螺儀、3軸加速度計）

MPU-6000（6050）爲全球首例整合性6軸運動處理組件，相較於多組件方案，免除了組合陀螺儀與加速器時間軸之差的問題，減少了大量的封裝空間。當連接到三軸磁強計時，MPU-60X0提供完整的9軸運動融合輸出到其主I2C或SPI端口(SPI僅在MPU-6000上可用)。

3軸加速度計

加速度傳感器實際上是用MEMS技術檢測慣性力造成的微小形變。它檢測的是它受到的慣性力(包括重力！重力也是慣性力)。

加速度傳感器不會區分重力加速度與外力加速度。

• 一個物體做自由落體時 在X軸受到一個外力作用 產生g的加速度 這時候x y z 軸的輸出分別是 g,0,0
• 物體被x軸朝下靜止放在水平面上 x y z 軸的輸出也分別是 g,0,0

3軸陀螺儀

陀螺儀是測角速度的傳感器。MPU6050帶有三個陀螺儀，每個陀螺儀各自負責相應軸的轉動速度，也就是檢測圍繞每個軸轉動的速度。

我們要將角速度對時間積分才能得到角度 。看到積分 我想敏感的同學馬上就能發現一個致命的問題 積分誤差

• 積分時間：積分時間Dt越小，輸出角度越準
• 器件本身的誤差：假設陀螺儀固定不動,理想角速度值是0dps(degree per second)，但是有一個偏置0.1dps加在上面,於是測量出來是0.1dps,積分一秒之後,得到的角度是0.1度,1分鐘之後是6度,還能忍受,一小時之後是360度,轉了一圈

所以說 陀螺儀在短時間內有很大的參考價值

陀螺儀與加速度計的配合使用

加速度計是極易受外部干擾的傳感器，但是測量值隨時間的變化相對較小。陀螺儀可以積分得到角度關係，動態性能好，受外部干擾小，但測量值隨時間變化比較大。可以看出，它們優缺點互補，結合起來纔能有好的效果。無論工作多久 加速度傳感器如果沒收到外部干擾 它測的就一定是準的！ 陀螺儀雖不會受到外部干擾 可是時間長了 由於積分誤差累計 它的值就全錯了！

所以兩個數據融合的方法就是 設計算法在短時間尺度內增加陀螺儀的權值，在更長時間尺度內增加加速度權值，這樣系統輸出角度就更真實了再通俗點說 就是 隔一段時間 用加速度傳感器的值修正一下陀螺儀的積分誤差 然後在隔的這段時間內 用陀螺儀本身的角度積分

Hardware

• 主控與外設描述

硬件	描述
芯片型號	STM32F103
UART	ZIGBEE
UART	HC-05
IIC	MPU6050
SPI	oled

• 車載主控板

• 手持遙控器
  

目錄說明

+——Marine craft
|---- 3D model: 【設計文檔】
|----+ hardware:【電路設計】  
|       ├──STM32_Controller 【車載主控板】
|       ├──Remote control 【遙控器】
|---+ software:【軟件設計】
|       ├──Remote vehicle【遙感車程序】
|       ├──Remote control【遙控器程序】