描述

介紹

有時您需要在家中安裝一件家具或類似的東西，對于垂直安裝，每個人通常都使用水平儀。ElectronicsLovers Tech Team 構建了這個模塊，它與通常的模塊有一個區別：它是數字的。這個項目對于正在構建 RC 模型的人也很方便，因為可能需要獲取不同方向的角度以進一步處理它們以用于不同的計算，例如穩定。

在這個項目中，我們將使用 GY-521 3 軸加速度計來確定表面的角度。為了顯示角度，我們將使用 7 段 4 位顯示器。使用的 μC 將是 Arduino Nano，以保持 PCB 上的一切緊湊。

使用部件說明

??????????????? 在這里，我們將解釋有關所用零件的最重要的細節。????????

GY-521加速度計

該模塊是與 Arduino 兼容的最佳 IMU（慣性測量單元）傳感器之一。GY-521 等 IMU 傳感器用于自平衡機器人、無人機、智能手機等。GY-521 傳感器在單個芯片中包含一個 MEMS 加速度計和一個 MEMS 陀螺儀。它非常準確，因為每個通道都包含一個 16 位 ADC。此外，它同時捕獲 x、y 和 z 通道。傳感器使用 I2C 總線與 Arduino 連接。GY-521 并不昂貴，特別是考慮到它結合了加速度計和陀螺儀。

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IMU 傳感器是當今各種電子產品中最常用的傳感器類型之一。它們出現在智能手機、可穿戴設備、控制器等中。IMU 傳感器幫助我們獲取物體的高度，在三維空間中連接到傳感器。這些通常以度為單位測量的值，作為角度，幫助我們確定物體的高度。因此，例如，它們被用于智能手機中以檢測其方向。在 Nike fuel band 或 fit bit 等可穿戴設備中，它們使用 IMU 傳感器來跟蹤運動。

它是如何工作的？

IMU 傳感器通常由兩部分或更多部分組成。按優先級列出它們，它們是加速度計、陀螺儀、磁力計和高度計。GY-521 是一個 6 DOF（自由度）或六軸傳感器，這意味著它給出六個值作為輸出。來自加速度計的三個值和來自陀螺儀的三個值。GY-521 是一款基于 MEMS（微機電系統）技術的傳感器。加速度計和陀螺儀都嵌入在一個芯片內。該芯片采用 I2C 總線系統進行通信。

7 段 – 4 位顯示

使用 7 段 4 位顯示器時，您需要記住有兩種類型：共陽極和共陰極。如果你的模塊是共陽極，那么共陽極管腳接電源；如果是共陰極，則共陰極引腳連接到GND。

使用7段4位顯示時，用共陽或共陰管腳控制顯示哪一位。即使只有一個數字在工作，但視覺暫留原理使您能夠看到顯示的所有數字，因為每個掃描速度都非常快，以至于您幾乎不會注意到間隔。

項目示意圖

在 7 段顯示器上顯示角度

??????????????? 這個項目的功能原理非常簡單：使用 I2C 通信協議，Arduino不斷接收 Y 方向的角度（因為那是水平儀顯示的軸）。然后將角度值提供給將其顯示在顯示器上的函數。

現在，您可能已經知道，對于最大角度（即 90 度），這樣一個 16 位 ADC 的最大值為 65536。因為芯片的 ADC 分為 4 個通道，所以我們有一個最大值。每個通道的值為 16384。所以 -16384 表示 -90 度，而 +16384 表示 90 度。對于我們的 Arduino，這只不過是一個簡單的地圖函數：

請記住，變量AcY是long類型，這意味著映射變量（在我們的例子中是angle ）也必須是long 。

我希望您喜歡本教程并學習了加速度計與陀螺儀結合如何測量 3 軸的加速度，以及如何與 7 段顯示器交互。

數字精神模塊的PCB設計：?

我們使用最好的在線 PCB 模擬工具之一為我們的數字精神模塊設計了 PCB 模型，稱為EasyEDA – 在線 PCB 設計和電路模擬器?EasyEDA 是您可以測試技能的平臺，在這里您可以學習新技能和在那里你甚至可以修改你的技能。這是一個為電子工程師、教育工作者、學生、創客和愛好者提供基于 Web 的優秀 EDA 工具的地方。歡迎大家免費使用這些工具，并創建您自己的基于網絡的在線印刷電路板。無需安裝任何軟件。只需在任何支持 HTML5、符合標準的 Web 瀏覽器中打開 EasyEDA。

• Digital Spirit Module PCB原型模型?

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PCB Gerber 查看器 – JLCPCB Online Gerber Viewer

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PCB 到達我們的項目?

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我們從JLCPCB為我們的產品模塊訂購了在線 PCB 。他們為我們提供了這個項目的 PCB，我們用它來組裝所有組件。JLCPCB 是中國最大的 PCB 原型企業和專業從事快速 PCB 原型生產的高科技制造商，他們為 PCB 提供最好的報價：10 件僅需2 美元。如果您想制作自己的 PCB 原型，請前往jlcpcb.com并上傳您的 Gerber 文件以獲得高質量的 PCB。10 塊 PCB 2 美元（24 小時快速周轉：https ://jlcpcb.com/

• PCB 非常好，質量穩健、堅固且非常漂亮。我們愿意實施 OLED 顯示器，以便更好地概覽模塊測量的角度。我們還想讓這個模塊更緊湊、更便攜。請繼續關注更新！

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