Ardoino L3G4200D 三轴数字陀螺仪测试

     L3G4200D陀螺仪有点贵,好像要130左右,我买了散件回来自己焊接的,居然一次焊成功了,以前重来没焊过贴片工艺的板子,L3G4200D芯片太小了,不用镊子都拿不出,回想一下焊接过程还真的是很惊险刺激。来张焊好的作品:

     

 

 其实这个板子和一个一元硬币差不多大,焊接手法还不错吧,哈。。

 

 和ANDRIOD接线方式如下:

 

 

测试代码:

 

#include <Wire.h>

#define CTRL_REG1 0x20
#define CTRL_REG2 0x21
#define CTRL_REG3 0x22
#define CTRL_REG4 0x23
#define CTRL_REG5 0x24

int L3G4200D_Address = 105//I2C address of the L3G4200D

int x;
int y;
int z;

void setup(){

  Wire.begin();
  Serial.begin(9600);

  Serial.println("starting up L3G4200D");
  setupL3G4200D(2000); // Configure L3G4200  - 250, 500 or 2000 deg/sec

  delay(1500); //wait for the sensor to be ready 
}

void loop(){
  getGyroValues();  // This will update x, y, and z with new values

  Serial.print("X:");
  Serial.print(x);

  Serial.print(" Y:");
  Serial.print(y);

  Serial.print(" Z:");
  Serial.println(z);

  delay(100); //Just here to slow down the serial to make it more readable
}

void getGyroValues(){

  byte xMSB = readRegister(L3G4200D_Address, 0x29);
  byte xLSB = readRegister(L3G4200D_Address, 0x28);
  x = ((xMSB << 8) | xLSB);

  byte yMSB = readRegister(L3G4200D_Address, 0x2B);
  byte yLSB = readRegister(L3G4200D_Address, 0x2A);
  y = ((yMSB << 8) | yLSB);

  byte zMSB = readRegister(L3G4200D_Address, 0x2D);
  byte zLSB = readRegister(L3G4200D_Address, 0x2C);
  z = ((zMSB << 8) | zLSB);
}

int setupL3G4200D(int scale){
  //From  Jim Lindblom of Sparkfun's code

  
// Enable x, y, z and turn off power down:
  writeRegister(L3G4200D_Address, CTRL_REG1, 0b00001111);

  // If you'd like to adjust/use the HPF, you can edit the line below to configure CTRL_REG2:
  writeRegister(L3G4200D_Address, CTRL_REG2, 0b00000000);

  // Configure CTRL_REG3 to generate data ready interrupt on INT2
  
// No interrupts used on INT1, if you'd like to configure INT1
  
// or INT2 otherwise, consult the datasheet:
  writeRegister(L3G4200D_Address, CTRL_REG3, 0b00001000);

  // CTRL_REG4 controls the full-scale range, among other things:

  if(scale == 250){
    writeRegister(L3G4200D_Address, CTRL_REG4, 0b00000000);
  }else if(scale == 500){
    writeRegister(L3G4200D_Address, CTRL_REG4, 0b00010000);
  }else{
    writeRegister(L3G4200D_Address, CTRL_REG4, 0b00110000);
  }

  // CTRL_REG5 controls high-pass filtering of outputs, use it
  
// if you'd like:
  writeRegister(L3G4200D_Address, CTRL_REG5, 0b00000000);
}

void writeRegister(int deviceAddress, byte address, byte val) {
    Wire.beginTransmission(deviceAddress); // start transmission to device 
    Wire.write(address);       // send register address
    Wire.write(val);         // send value to write
    Wire.endTransmission();     // end transmission
}

int readRegister(int deviceAddress, byte address){

    int v;
    Wire.beginTransmission(deviceAddress);
    Wire.write(address); // register to read
    Wire.endTransmission();

    Wire.requestFrom(deviceAddress, 1); // read a byte

    while(!Wire.available()) {
        // waiting
    }

    v = Wire.read();
    return v;

 

 upload到andriod就可以通过COM口查看陀螺仪的测量结果了:

 

starting up L3G4200D
X:5 Y:0 Z:6
X:6 Y:1 Z:6
X:3 Y:1 Z:6
X:0 Y:2 Z:7
X:6 Y:0 Z:6
X:3 Y:0 Z:10
X:2 Y:0 Z:9
X:1 Y:0 Z:7
X:3 Y:3 Z:6
X:1 Y:0 Z:9
X:4 Y:1 Z:9
X:9 Y:1 Z:8
X:3 Y:1 Z:7
X:6 Y:1 Z:6
X:4 Y:1 Z:11
X:8 Y:0 Z:10
X:8 Y:0 Z:8
X:6 Y:1 Z:11
X:6 Y:1 Z:8
X:8 Y:1 Z:11
X:2 Y:0 Z:7
X:1 Y:1 Z:10
X:6 Y:1 Z:4
X:7 Y:1 Z:9
X:5 Y:2 Z:9
X:4 Y:9 Z:-5
X:14 Y:-5 Z:30
X:4 Y:0 Z:7
X:2 Y:0 Z:0
X:8 Y:0 Z:8
X:4 Y:0 Z:12
X:3 Y:1 Z:9
X:5 Y:2 Z:9

X:5 Y:0 Z:6 

 

 从结果看陀螺仪静止状态下数据还是有点跳动,这样就需要滤波,我准备配合加速度传感器利用卡尔曼滤波的方法来实现,目前尚在测试过程中。

 

    下面是陀螺仪静止放在桌面上的Z轴角速度波形图:

 

 

 陀螺仪运动中:

 

 

 

 陀螺仪数据处理

 

    陀螺仪的直接输出值是相对灵敏轴的角速率,角速率对时间积分即可得到围绕灵敏轴旋转过的角度值。由于系统采用微控制器循环采样程序获取陀螺仪角速率信息,即每隔一段很短的时间采样一次,所以采用累加的方法实现积分的功能来计算角度值: 

 

 

 

    公式中angle n为陀螺仪采样到第n次的角度值;angle (n-1)为陀螺仪第n-1次采样时的角度值;gyro n 为陀螺仪的第n次采样得到的瞬时角速率值;dt为主运行一遍所用时间。可见,用陀螺仪输出值积分计算角度,要求处理器运算速度足够快,采样程序应尽量简练,程序循环一遍所用时间dt越小,采样频率越高,最后积分得到的角度值才能越精确。 

    陀螺仪是用来测量角速度信号的,通过对角速度积分,能得到角度值。但由于温度变化、摩擦力和不稳定力矩等因素,陀螺仪会产成漂移误差。而无论多么小的常值漂移通过积分都会得到无限大的角度误差。因而,也不能单独使用陀螺仪作为本机器人倾角传感器。

 

 

posted on 2012-01-06 11:58  relax  阅读(6012)  评论(1编辑  收藏  举报