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Electronicslovers的数字水平仪DIY项目模块

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资料介绍

描述

介绍

有时您需要在家中安装一件家具或类似的东西，对于垂直安装，每个人通常都使用水平仪。ElectronicsLovers Tech Team 构建了这个模块，它与通常的模块有一个区别：它是数字的。这个项目对于正在构建 RC 模型的人也很方便，因为可能需要获取不同方向的角度以进一步处理它们以用于不同的计算，例如稳定。

在这个项目中，我们将使用 GY-521 3 轴加速度计来确定表面的角度。为了显示角度，我们将使用 7 段 4 位显示器。使用的 µC 将是 Arduino Nano，以保持 PCB 上的一切紧凑。

使用部件说明

在这里，我们将解释有关所用零件的最重要的细节。

GY-521加速度计

该模块是与 Arduino 兼容的最佳 IMU（惯性测量单元）传感器之一。GY-521 等 IMU 传感器用于自平衡机器人、无人机、智能手机等。GY-521 传感器在单个芯片中包含一个 MEMS 加速度计和一个 MEMS 陀螺仪。它非常准确，因为每个通道都包含一个 16 位 ADC。此外，它同时捕获 x、y 和 z 通道。传感器使用 I2C 总线与 Arduino 连接。GY-521 并不昂贵，特别是考虑到它结合了加速度计和陀螺仪。

IMU 传感器是当今各种电子产品中最常用的传感器类型之一。它们出现在智能手机、可穿戴设备、控制器等中。IMU 传感器帮助我们获取物体的高度，在三维空间中连接到传感器。这些通常以度为单位测量的值，作为角度，帮助我们确定物体的高度。因此，例如，它们被用于智能手机中以检测其方向。在 Nike fuel band 或 fit bit 等可穿戴设备中，它们使用 IMU 传感器来跟踪运动。

它是如何工作的？

IMU 传感器通常由两部分或更多部分组成。按优先级列出它们，它们是加速度计、陀螺仪、磁力计和高度计。GY-521 是一个 6 DOF（自由度）或六轴传感器，这意味着它给出六个值作为输出。来自加速度计的三个值和来自陀螺仪的三个值。GY-521 是一款基于 MEMS（微机电系统）技术的传感器。加速度计和陀螺仪都嵌入在一个芯片内。该芯片采用 I2C 总线系统进行通信。

7 段 – 4 位显示

使用 7 段 4 位显示器时，您需要记住有两种类型：共阳极和共阴极。如果你的模块是共阳极，那么共阳极管脚接电源；如果是共阴极，则共阴极引脚连接到GND。

使用7段4位显示时，用共阳或共阴管脚控制显示哪一位。即使只有一个数字在工作，但视觉暂留原理使您能够看到显示的所有数字，因为每个扫描速度都非常快，以至于您几乎不会注意到间隔。

项目示意图

在 7 段显示器上显示角度

这个项目的功能原理非常简单：使用 I2C 通信协议，Arduino不断接收 Y 方向的角度（因为那是水平仪显示的轴）。然后将角度值提供给将其显示在显示器上的函数。

现在，您可能已经知道，对于最大角度（即 90 度），这样一个 16 位 ADC 的最大值为 65536。因为芯片的 ADC 分为 4 个通道，所以我们有一个最大值。每个通道的值为 16384。所以 -16384 表示 -90 度，而 +16384 表示 90 度。对于我们的 Arduino，这只不过是一个简单的地图函数：

请记住，变量AcY是long类型，这意味着映射变量（在我们的例子中是angle ）也必须是long 。

我希望您喜欢本教程并学习了加速度计与陀螺仪结合如何测量 3 轴的加速度，以及如何与 7 段显示器交互。

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