آردوینو • آردوینو Arduino Uno • آموزش آردوینو • شتاب و ژایرو • پروژه های آردوینو

آموزش کنترل ال ای دی با سنسور شتاب و ژایرو MPU6050 و برد آردوینو Nano

1 سال قبل
۴۵ دیدگاه
توسط پریسا پوربلورچیان
2,708 بازدید
7 دقیقه زمان مطالعه
Arduino-nano-and-mpu6050-with-led-digispark
نوشته شده توسط پریسا پوربلورچیان

برای تشخیص جهت و شتاب نیاز به سنسور منحصر به فردی داریم. سنسورهای شتاب و ژایرو دو عملکرد مهم دارند. یکی برای تشخیص پارامترهای یک جسم در حال حرکت و دوم تشخیص حرکت‌های یک جسم ثابت می‌باشد. انواع مختلفی از سنسورهای شتاب و ژایرو با قابلیت سنجش پارامترهای مختلف از ۳ محور تا ۹ محور وجود دارند. حتی بر اساس دقت و حساسیت هم دسته بندی می‌شوند. در این پست آموزش با استفاده از یک ماژول شتاب و ژایرو با تراشه MPU6050 به ال ای دی ها فرمان می‌دهیم. به عبارتی با چرخش این ماژول در جهت‌های مختلف، ال ای دی ها تغییر وضعیت می‌دهند. در ادامه این آموزش جذاب با مرجع تخصصی آردوینو به زبان فارسی، دیجی اسپارک همراه باشید.

 

 

سنسور شتاب و ژایرو MPU6050

سنسور شتاب و ژایرو از تراشه MPU6050 تشکیل شده است. سنسور بسیار دقیق ۱۶ بیتی که برای هر کانال تعریف شده است. این سنسور هر سه محور X , Y و Z را در یک زمان دربرمی‌گیرد. ولتاژ کاری سنسور شتاب و ژایرو MPU6050 بین ۳٫۳ تا ۵ ولت DC می‌باشد. همچنین این سنسور از پروتکل I2C جهت ارتباط با میکروکنترلر آردوینو بهره می‌برد. سنسور شتاب ژایرو MPU6050 دارای حساسیت  ۱۳۱ LSBs/dps  و در محدوده  ±۲۵۰, ±۵۰۰, ±۱۰۰۰,  ±۲۰۰۰dps می‌باشد. ماژول شتاب و ژایرو MPU6050 از یک چیپ سیلیکونی با قابلیت پردازش دیجیتالی بهره می‌برد و همچنین توانایی ترسیم الگوریتم های پیچیده ۹ محوری را دارد. سنسور MPU6050 جریان مصرفی بسیار ناچیز در محدوده ۵ میکروآمپر تا ۳٫۶ میلی آمپر دارد. این سنسور دارای ۸ پایه VCC, GND, SCL, SDA, XDA, XCL, ADD, INT می‌باشد. دیتاشیت کامل سنسور در صفحه محصول سنسور شتاب و ژایرو MPU6050 در داشنجوکیت قرار گرفته شده است. آن را دانلود و  مطالعه نمایید.

 

 

آردوینو Arduino Nano

برد آردوینو نانو Arduino NANO با تراشه CH340G یک برد کوچک بر پایه آی سی ATmega328 می باشد. برد آردوینو دارای ۳۰ پایه می‌باشد. پایه D0 تا D13 پایه ورودی و خروجی دیجیتال است. پایه ۳ و ۲۸  ریست RESET، پایه ۴ و ۲۹ زمین GND، پایه ۱۷ تعذیه ۳٫۳ ولت DC، پایه ۱۸ (AREF ( ADC، پایه ۱۹ تا ۲۶ ورودی آنالوگ A0 – A7، پایه ۲۷ تغذیه ۵ ولت DC و پایه ۳۰ تغذیه پاور VIN می‌باشد. ابعاد برد آردوینو نانو Arduino Nano در حدود ۱٫۷۰ * ۰٫۷۳ اینچ می‌باشد. نوع کانکتور آردوینو نانو Mini USB است. فرکانس کاری آردوینو نانو ۱۶ مگاهرتز MHz می‌باشد. ولتاژ مورد نیاز ۵ ولت DC و جریان آن در حدود ۴۰ میلی آمپر برای هر پین ورودی و خروجی است. اطلاعات بیشتر به همراه دیتاشیت کالا در صفحه محصول آردوینو نانو Arduino Nano در دانشجوکیت قرار گرفته شده است که می‌توانید مطالعه کنید.

 

پروژه کنترل ال ای دی با سنسور شتاب و ژایرو MPU6050 - دیجی اسپارک

هدف از آموزش

توسط سنسور شتاب و ژایرو MPU6050 به ۴ ال ای دی در جهت محور X , Y فرمان می‌دهیم. در ادامه آموزش به بررسی اتصالات، وسایل مورد نیاز جهت اجرای پروژه و در نهایت کد آردوینو آن خواهیم پرداخت. از آنجایی که هر جهت دارای قسمت مثبت و منفی است، در خروجی شاهد چهار جهت خواهیم بود.

 

ال ای دی اوال Oval LED

ال ای دی Oval در مقایسه با سایر ال ای دی‌های نور بسیار واضح و شفاف با زوایه دید بیشتری دارد. همچنین ظاهر این نوع ال ای دی ها متفاوت است. اوال Oval در انگلیسی به معنای بیضی می‌باشد. ولتاژ مورد نیاز برای ال ای دی اوال Oval از ۳ تا ۳٫۲ ولت DC است. این ال ای دی دارای طول موج ۴۲۶ تا ۴۶۵ نانومتر است. همچنین دارای شدت نور ۶۰۰ تا ۸۰۰ MCD می‌باشد. جریان کاری این ال ای دی ۱۵ تا ۲۰ میلی متر است.

 

 

فراخوانی کتابخانه در آردوینو

جهت اجرای این کد نیاز به فراخوانی ۳ کتابخانه خواهیم داشت. چنانچه شیوه نصب کتابخانه در آردوینو را نمی‌دانید. به پستآموزش نصب کتابخانه در نرم افزار آردوینو مراجعه کنید. اگر هم شیوه نصب و راه اندازی نرم افزار آردوینو را نمی‌دانید. به آموزش کار با برد آردوینو و نصب نرم افزار آردوینو Arduino IDE مراجعه کنید.

  • کتابخانه I2Cdev

کتابخانه I2Cdev برای ارتباط پروتکل I2C با میکروکنترل ها فراخوانی می‌شود. لینک دانلود کتابخانه در صفحه محصول سنسور شتاب و ژایرو MPU6050 قرار گرفته شده است. آن را دانلود و سپس فراخوانی کنید.

  • کتابخانه MPU6050_6Axis_MotionApps20

کتابخانه MPU6050_6Axis_MotionApps20 جهت عملکرد سنسور شتاب و ژایرو MPU6050 فراخوانی می‌شود. لینک دانلود کتابخانه در صفحه محصول سنسور شتاب و ژایرو MPU6050 قرار گرفته شده است. آن را دانلود و سپس فراخوانی کنید.

  • کتابخانه Wire

کتابخانه wire به صورت پیش فرض در لیست کتابخانه های آردوینو قرار گرفته شده است. آن را فراخوانی کنید.

 

 

اتصال سنسور شتاب و ژایرو MPU

  • پایه VCC سنسور شتاب و ژایرو MPU6050 را به پایه ۳٫۳ ولت آردوینو نانو Arduino Nano اتصال دهید.
  • پایه GND سنسور شتاب و ژایرو MPU6050 را به پایه GND آردوینو نانو Arduino Nano اتصال دهید.
  • پایه SCL سنسور شتاب و ژایرو MPU6050 را به پایه آنالوگ A5 آردوینو نانو Arduino Nano اتصال دهید.
  • پایه SDA سنسور شتاب و ژایرو MPU6050 را به پایه آنالوگ A4 آردوینو نانو Arduino Nano اتصال دهید.
  • پایه INT سنسور شتاب و ژایرو MPU6050 را به پایه دیجیتال D2 آردوینو نانو Arduino Nano اتصال دهید.

اتصال ماژول شتاب و ژایرو به برد آردوینو نانو Nano - دیجی اسپارک

اتصال ال ای دی LED

  • ال ای دی LED اول را به پایه دیجیتال D3 آردوینو نانو Arduino Nano اتصال دهید.
  • ال ای دی LED دوم را به پایه دیجیتال D5 آردوینو نانو Arduino Nano اتصال دهید.
  • ال ای دی LED سوم را به پایه دیجیتال D6 آردوینو نانو Arduino Nano اتصال دهید.
  • ال ای دی LED چهارم را به پایه دیجیتال D9 آردوینو نانو Arduino Nano اتصال دهید.

 

 

کد برنامه آردوینو

 

جهت دسترسی به این بخش از پروژه، اسپارکر پلاس شوید.

 

 

تحلیل کد آردوینو

از طریق کلیدهای میانبری که برای انتقال کدها در نظر گرفته شده است، کد را به نرم افزار آردوینو منتقل کنید. سپس کامپایل کنید. طبق اتصالات گفته شده در متن آموزش اتصالات را انجام دهید. نکته مهم، بسیاری از سنسور ها برای نمایش دقیق مقادیر اندازه گیری شده و تعیین صحت و دقت نیاز به کالبیراسیون دارند. پیشنهاد می‌شود برای اندازه گیری دقیق تر محور X,Y,Z سنسور را کالیبره کنید.

 

تحلیل مدار MPU6050

با قرار گرفتن سنسور در زاویه افقی Horizental، طبق تعریف کدها با جا به جا کردن سنسور به سمت بالا، پایین، چپ و راست به ترتیب ۴ ال ای دی LED به عنوان خروجی فعال می‌شود. به این صورت که با کج کردن سنسور به سمت بالا ال ای دی متصل به پایه ۳ دیجیتال، به سمت پایین ال ای دی متصل به پایه ۵ دیجیتال ، به سمت چپ ال ای دی متصل به سمت ۹ دیجیتال و در نهایت به سمت راست ال ای دی متصل به پایه ۱۰ دیجیتال روشن خواهد شد.

پروژه کنترل LED با آردوینو نانو و ماژول شتاب و ژایرو MPU6050 - دیجی اسپارک

 

وسایل مورد نیاز

برد آردوینو نانو Arduino Nano

ُسنسور شتاب و ژایرو MPU6050

ال ای دی Oval 

بردبورد 

۶۰ رشته کابل مخصوص بردبورد

 

 

چنانچه در مراحل راه اندازی و انجام این پروژه با مشکل مواجه شدید، بدون هیچ نگرانی در انتهای همین پست، به صورت ثبت نظر سوالتان را مطرح کنید. من در سریع‌ترین زمان ممکن پاسخ رفع مشکل شما را خواهم داد. همچنین اگر ایرادی در کدها و یا مراحل اجرایی وجود دارند می‌توانید از همین طریق اطلاع رسانی کنید.

 

پروژه

طی چند قسمت قبلی که طرح پروژه را پیاده سازی کردیم، با استقبال شما کاربران مواجه شدیم. در این سری برای اینکه گستره بیشتری از افراد بتوانند فرصت استفاده از بن خرید را داشته باشند؛ روال دیگری را در پیش گرفتیم. در این روش تصمیم گرفته‌ایم به ۱۰ نفر از کاربران بن خرید ارایه شود. برای دریافت بن خرید از دانشجو کیت، کاربران بایستی با استفاده از وسایل این آموزش، پروژه را اجرا کرده و بسته به خلاقیت، مدار جدیدی ایجاد کنید. سپس از اجرای کار فیلم گرفته و در شبکه‌های اجتماعی از جمله آپارات و اینستگرام، با هشتگ «#دیجی_اسپارک» و «#دانشجوکیت» و «#digispark» و «#daneshjookit» منتشر کنند. سپس از طریق بخش نظرات در ادامه همین آموزش، جهت دریافت بن خرید ارسال رایگان به ارزش ۱۰۳۰۰ تومان از دانشجو کیت، لینک را زیر همین پست ارسال کنید.

 

 

در پایان نظرات و پیشنهادات خود را با ما درمیان بگذارید و با اشتراک گذاری این آموزش در شبکه های اجتماعی , از وبسایت دیجی اسپارک حمایت کنید.

 

درباره نویسنده

پریسا پوربلورچیان

تولید کننده محتوا / کارشناس IOT

زندگی یعنی پژوهش و فهمیدن چیزی جدید

تلاشم بر این است تجربیاتم در زمینه IOT‌ را به بهترین شکل با شما در میان بگذارم.

نمایش همه مطالب

مطالب مرتبط با علاقمندی شما

تبادل نظر و رفع عیب با ثبت دیدگاه

۴۵ دیدگاه

  • سرکار خانم مهندسس محبت کنید در پروژه هاتون از اسم درست قطعات و ماژولها استفاده کنید. در این پروژه شما از اسم ژایرو استفاده کردید که باید بگم این اسم درست نیست و حال انکه این پروژه جنبه آموزشی هم داره. اسم درست این ماژول Gayro و اسم کاملشم Gayroscope هستش و نه ژایرو. بسیار پسندیده هست اگه از اسم قطعه ای اطمینان نداری لطفا تو گوگل یه سرچ کنی بد نیست. درضمن من بشما زیاد ایراد نمیگیرم ممکن هست شما هم از مثلا استاد خودتون آموخته باشید و او هم همچنین الا آخر. موفق و پایدار باشید.

    پاسخ

    • سلام
      از توجه شما ممنونم، لطفا اسم این موضوع را ایراد گرفتن نگذارید و آزادانه هر موضوعی که از نظر جنابعالی نیاز به اصلاح دارد را بیان بفرمایید. هدف بنده و همکارانم در دیجی اسپارک، رشد و‌ توسعه مداوم می‌باشد.

      پاسخ

  • آموزشی خوب و کاربردی بود و خسته نباشید میگم
    شاید بشه این پروژه رو کمی توسعه و داد و این ماژول شتاب سنج رو داخل یک ریموت کنترل گذاشت، بعد با چرخش ریموت در زوایای مختلف، لامپی خاص روشن بشه، مثلا وقتی که ریموت رو حول محور x چرخوندیم، یک تعداد از لامپها روشن بشن و اگر حول محور y چرخش داشتیم، یک تعداد دیگه روشن بشن

    پاسخ

  • با عرض سلام وخسته نباشید،معذرت میخام میشه همین کدهارو روی آردینو مینی هم آپلود کرد واستفاده بشه یا نیاز به تغییراتی هم هست؟؟اگر بله چه تغییراتی؟؟

    پاسخ

  • سلام و ممنون از سایت و آموزش های خوبتون ،
    من یه mpu6050 به صورت ماژول gy521 دارم برنامش درسته ولی تغییر مقادیر خروجی خیلی غیر منطقیه (یعنی خیلی زیاده) به نظرتون مشکل از کجا میتونه باشه ؟
    و سوال دوم اینکه ماژول gy521 امکان کالیبره شدن داره ؟
    خیلی ممنون

    پاسخ

  • Salam
    in emkan vojood dare ke az Timer1 interrupt estefade kard ta masalan har 50 msec mpu6050 ro fara hkhond va etelaat jadidesho gereft?
    Midoonam ke khode mpu pin INT dare vase interrupt ama in vaghti karbord dare ke ma bekhaim vaghti dadehaye jadid darim una ro daryaft konim. Ama man mikham tooy frequency khasi masalan 20 Hz dade begiram.

    پاسخ

      • سلام،
        متاسفانه روی لپ تاپم کیبور فارسی نداشتم به همین خاطر فارسی تایپ‌نکردم.
        سوالم این بود چطور میشه با استفاده از اینتراپت اطلاعات سنسور mpu رو خوند؟
        خود سنسور پین اینتراپت داره اما وقتی بدرد میخوره که بخوایم هربار اطلاعات تازه ای داریم سنسور بهمون بگه و اونو دریافت کنیم. محیطی که من میخوام تست کنم سنسور رو روی موتور هست و چون همیشه لرزش هست این ویژگی بدرد من نمیخوره. تا اونجایی که مطالعه کردم نمیشه از اینتراپت زمان Timer1 استفاده کرد واسه درخواست اطلاعات از طریق کانکشن wire.h و در عمل هم نتونستم این کار رو کنم. راهی وجود داره واسه این کار؟ مثلا من نیاز دارم هر ۵۰ میلی ثانیه یکبار اطلاعات mpu رو بخونم و توی بافر ذخیره کنم.
        با تشکر

        پاسخ

        • سلام
          این مورد زمانبر می‌باشد و در حال پیگیری هستم که نیازمند صبر و شکیبایی شما خواهد بود.
          از همین طریق اطلاع رسانی خواهد شد.

          پاسخ

      • با سلام
        سوالم این بود که چطور میتونم اطلاعات این سنسور رو از طریق اینتراپت تایمر۱ بگیرم. مثلا هر ۵۰میلی ثانیه یکبار
        اتصال ‌آی۲سی خودش از طریق اینتراپت کار میکنه و اولویت پایین تری نسبت به تایمر۱ داره به همین دلیل اجازه نمیده سنسور رو از طریق اینتراپت کنترل کنم.
        اینتراپت پین خود سنسور مورد استفاده من نیست چونکه من بر حسب بازه زمانی میخوام و اون برحسب بودن اطلاعات جدید بمن داده میده.
        با سپاس

        پاسخ

        • با سلام مجدد
          متاسفانه بنده هم موردی را در این خصوص پیدا نکردم. از آنجایی که پروژه شما خاص و شرایطی متفاوت دارد، امکان شبیه سازی هم برای بنده وجود ندارد. از اینرو از دیگر کاربران که در این خصوص تجربه کافی دارند، تقاضا دارم تا در این بحث شرکت کنند.

          پاسخ

      • با سلام

        من دوبار سوالم رو به فارسی پرسیدم اما نه جواب گرفتم نه سوالم رو دیدم در قسمت نظرات.
        حداقل میتونید بگید اطلاع ندارید تا یک پاسخ کوتاه داده باشید.

        پاسخ

  • سلام من به کد‌های این برنامه نیاز دارم اکانت‌هم خریداری کردم ولی ایمیله تایید واسم نمیاد. چکارکنم؟لطفا راهنمایی کنید.

    پاسخ

  • سلام خسته نباشین من قصد دارم از این روش برای درست کردن گیمبال استفاده کنم یعنی به جای تحریک ال ای دی دو تا سروو موتور رو کنترل کنم میتونین کمکم کنین

    پاسخ

    • با سلام
      کتابخانه و دستورات سرو موتور را به کدها اضافه نمایید.
      در این خصوص به آموزش راه اندازی سرو موتور مراجعه کرده و کدها را تعمیم دهید. بررسی و سوالات خود را از همین طریق بپرسید.

      پاسخ

  • با عر ض سلام ،من میخوام یک ربات قایق که داخل حوض ۲*۲ جرکت میکنه درست کنم که به یک مختصات دلخواه تعین شده حرکت کند واگر مانعی در مسیر بود اون رو دور بزنه و باز هم به همون مقصد بره ، واسه سیستم مختصات دهی و ناوبریش میتونم از سنسور mpu6050 استفاده کنم ؟ و ایا میتونم سه عدد التراسونیک به همراه دو تا موتور و سنسور بالا رو با اردویینو uno راه اندازی کنم ؟

    پاسخ

    • با سلام
      در این خصوص بایستی دیتاشیت ماژول mpu6050 را بررسی نمایید. همچنین ماژول های شتاب و ژایرو با ویژگی و پارامترهای اندازه گیری متفاوت در سایت موجود است که بایستی بر اساس نیاز پروژه خود ماژول دقیق را انتخاب نمایید. جهت دریافت اطلاعات بیشتر می‌توانید از طریق ارسال تیکت در فروشگاه از تیم فنی راهنمایی دریافت نمایید.

      پاسخ

  • سلام
    ببخشید انتقاد و سوال داشتم
    من تازه عضو شدم و این اولین آموزشی هست که میبینم انتقادم اینجاس که این توضیحات به همراه کداش به صورت رایگان تو سایتهای فارسی زبان وغیره هست ! قبل از خرید اکانت فکر میکردم روی کدها آموزش میدین طوری که بتونم کدها رو یاد بگیرم و بنویسم ولی متاسفاده اینطور نیست !
    حال سوالم ، چطور میتونم از دو سنسور روی یک برد آردوینو استفاده کنم ؟
    لطفا پاسخ بدین
    متشکرم خانم مهندس

    پاسخ

    • با سلام و تشکر از شما
      از ویژگی متمایز دیجی اسپارک پشتیبانی آنلاین است که پس از تهیه اشتراک از آن ها برخوردار خواهید بود. از جمله شرکت در جلسات دورهمی متخصصان، دریافت مشاوره و پشتیبانی و … می‌باشد. در اکثر آموزش ها کدها به صورت کامنت تحلیل و یا در ادامه آموزش تحلیل شده است. همچنین در صورت سوال در کدها از طریق بخش نظرات میتوانید سوالات خود را بپرسید تا نویسنده آموزش راهنمایی کند.
      در خصوص سوال شما، بله با توجه به نوع برد آردوینو مورد استفاده و تعداد پایه‌های دیجیتال و آنالوگ در دسترس میتوانید سنسور به برد متصل نمایید. توضیحات کاملتری از نوع برد خود و پروژه اعلام فرمایید تا راهنمایی گردد.

      پاسخ