智能车制作

标题: MPU6050 结合上位机什么用，从接线开始，最好详细一点 [打印本页]

作者: 张ZJS 时间: 2014-5-4 00:25
标题: MPU6050 结合上位机什么用，从接线开始，最好详细一点
本人做小车，有用到MPU6050 就是程序中的那些参数不懂得整，什么0点矫正，还有传感器，数据采集，数据融合，数据矫正，还有滤波，速度的采集，位置的估计什么的不会求大神带

/***********************************************************************
// 两轮自平衡车最终版控制程序（6轴MPU6050+互补滤波+PWM电机）
// 单片机STC12C5A60S2
// 晶振：20M
// 日期：2012.11.26 - ？
***********************************************************************/

#include <REG52.H>
#include <math.h>
#include <stdio.h>
#include <INTRINS.H>

typedef unsigned char  uchar;
typedef unsigned short ushort;
typedef unsigned int uint;

//******功能模块头文件*******

#include "DELAY.H"       //延时头文件
#include "STC_ISP.H"       //程序烧录头文件
#include "SET_SERIAL.H" //串口头文件
#include "SET_PWM.H" //PWM头文件
#include "MOTOR.H" //电机控制头文件
#include "MPU6050.H" //MPU6050头文件

//******角度参数************

float Gyro_y;       //Y轴陀螺仪数据暂存
float Angle_gy;    //由角速度计算的倾斜角度
float Accel_x;       //X轴加速度值暂存
float Angle_ax;    //由加速度计算的倾斜角度
float Angle;       //小车最终倾斜角度
uchar value;    //角度正负极性标记

//******PWM参数*************

int speed_mr;    //右电机转速
int speed_ml;    //左电机转速
int PWM_R;       //右轮PWM值计算
int PWM_L;       //左轮PWM值计算
float PWM;          //综合PWM计算
float PWMI;    //PWM积分值

//******电机参数*************

float speed_r_l; //电机转速
float speed;       //电机转速滤波
float position;       //位移

//******蓝牙遥控参数*************
uchar remote_char;
char  turn_need;
char  speed_need;

//*********************************************************
//定时器100Hz数据更新中断
//*********************************************************

void Init_Timer1(void) //10毫秒@20MHz,100Hz刷新频率
{
AUXR &= 0xBF; //定时器时钟12T模式
TMOD &= 0x0F; //设置定时器模式
TMOD |= 0x10; //设置定时器模式
TL1 = 0xE5;       //设置定时初值
TH1 = 0xBE;       //设置定时初值
TF1 = 0;       //清除TF1标志
TR1 = 1;       //定时器1开始计时
}

//*********************************************************
//中断控制初始化
//*********************************************************

void Init_Interr(void)
{
EA = 1;    //开总中断
EX0 = 1; //开外部中断INT0
EX1 = 1; //开外部中断INT1
IT0 = 1; //下降沿触发
IT1 = 1; //下降沿触发
ET1 = 1; //开定时器1中断
}

//******卡尔曼参数************

float code Q_angle=0.001;
float code Q_gyro=0.003;
float code R_angle=0.5;
float code dt=0.01;                   //dt为kalman滤波器采样时间;
char  code C_0 = 1;
float xdata Q_bias, Angle_err;
float xdata PCt_0, PCt_1, E;
float xdata K_0, K_1, t_0, t_1;
float xdata Pdot[4] ={0,0,0,0};
float xdata PP[2][2] = { { 1, 0 },{ 0, 1 } };

//*********************************************************
// 卡尔曼滤波
//*********************************************************
//在程序中利用Angle+=(Gyro - Q_bias) * dt计算出陀螺仪积分出的角度，其中Q_bias是陀螺仪偏差。
//此时利用陀螺仪积分求出的Angle相当于系统的估计值，得到系统的观测方程；而加速度计检测的角度Accel相当于系统中的测量值，得到系统状态方程。
//程序中Q_angle和Q_gyro分别表示系统对加速度计及陀螺仪的信任度。根据Pdot = A*P + P*A' + Q_angle计算出先验估计协方差的微分，用于将当前估计值进行线性化处理。其中A为雅克比矩阵。
//随后计算系统预测角度的协方差矩阵P。计算估计值Accel与预测值Angle间的误差Angle_err。
//计算卡尔曼增益K_0,K_1，K_0用于最优估计值，K_1用于计算最优估计值的偏差并更新协方差矩阵P。
//通过卡尔曼增益计算出最优估计值Angle及预测值偏差Q_bias，此时得到最优角度值Angle及角速度值。

//Kalman滤波，20MHz的处理时间约0.77ms；

void Kalman_Filter(float Accel,float Gyro)
{
Angle+=(Gyro - Q_bias) * dt; //先验估计

Pdot[0]=Q_angle - PP[0][1] - PP[1][0]; // Pk-先验估计误差协方差的微分

Pdot[1]=- PP[1][1];
Pdot[2]=- PP[1][1];
Pdot[3]=Q_gyro;

PP[0][0] += Pdot[0] * dt; // Pk-先验估计误差协方差微分的积分
PP[0][1] += Pdot[1] * dt; // =先验估计误差协方差
PP[1][0] += Pdot[2] * dt;
PP[1][1] += Pdot[3] * dt;

Angle_err = Accel - Angle; //zk-先验估计

PCt_0 = C_0 * PP[0][0];
PCt_1 = C_0 * PP[1][0];

E = R_angle + C_0 * PCt_0;

K_0 = PCt_0 / E;
K_1 = PCt_1 / E;

t_0 = PCt_0;
t_1 = C_0 * PP[0][1];

PP[0][0] -= K_0 * t_0;    //后验估计误差协方差
PP[0][1] -= K_0 * t_1;
PP[1][0] -= K_1 * t_0;
PP[1][1] -= K_1 * t_1;

Angle += K_0 * Angle_err;    //后验估计
Q_bias += K_1 * Angle_err;    //后验估计
Gyro_y = Gyro - Q_bias;    //输出值(后验估计)的微分=角速度

}

//*********************************************************
// 倾角计算（卡尔曼融合）
//*********************************************************

void Angle_Calcu(void)
{
//------加速度--------------------------

//范围为2g时，换算关系：16384 LSB/g
//角度较小时，x=sinx得到角度（弧度）, deg = rad*180/3.14
//因为x>=sinx,故乘以1.3适当放大

Accel_x  = GetData(ACCEL_XOUT_H);    //读取X轴加速度
Angle_ax = (Accel_x - 1100) /16384; //去除零点偏移,计算得到角度（弧度）
Angle_ax = Angle_ax*1.2*180/3.14;    //弧度转换为度,

//-------角速度-------------------------

//范围为2000deg/s时，换算关系：16.4 LSB/(deg/s)

Gyro_y = GetData(GYRO_YOUT_H);       //静止时角速度Y轴输出为-30左右
Gyro_y = -(Gyro_y + 30)/16.4;       //去除零点偏移，计算角速度值,负号为方向处理
//Angle_gy = Angle_gy + Gyro_y*0.01;  //角速度积分得到倾斜角度.

//-------卡尔曼滤波融合-----------------------

Kalman_Filter(Angle_ax,Gyro_y);    //卡尔曼滤波计算倾角

/*//-------互补滤波-----------------------

//补偿原理是取当前倾角和加速度获得倾角差值进行放大，然后与
//陀螺仪角速度叠加后再积分，从而使倾角最跟踪为加速度获得的角度
//0.5为放大倍数，可调节补偿度；0.01为系统周期10ms

Angle = Angle + (((Angle_ax-Angle)*0.5 + Gyro_y)*0.01);*/

}

//*********************************************************
//电机转速和位移值计算
//*********************************************************

void Psn_Calcu(void)
{

speed_r_l =(speed_mr + speed_ml)*0.5;
speed *= 0.7;                   //车轮速度滤波
speed += speed_r_l*0.3;
position += speed;                   //积分得到位移
position += speed_need;
if(position<-6000) position = -6000;
if(position> 6000) position =  6000;


}

static float code Kp  = 7.0;    //PID参数
static float code Kd  =0.22;       //PID参数
static float code Kpn = 0.004;    //PID参数
static float code Ksp =0.1;       //PID参数

//*********************************************************
//电机PWM值计算
//*********************************************************

void PWM_Calcu(void)
{

if(Angle<-40||Angle>40)             //角度过大，关闭电机
{
   CCAP0H = 0;
   CCAP1H = 0;
   return;
}
PWM  = Kp*Angle + Kd*Gyro_y;       //PID：角速度和角度
PWM += Kpn*position + Ksp*speed;    //PID：速度和位置
PWM_R = PWM + turn_need;
PWM_L = PWM - turn_need;
PWM_Motor(PWM_L,PWM_R);

}

//*********************************************************
//手机蓝牙遥控
//*********************************************************

void Bluetooth_Remote(void)
{

remote_char = receive_char();    //接收蓝牙串口数据

if(remote_char ==0x02) speed_need = -80;    //前进
else if(remote_char ==0x01) speed_need = 80; //后退
      else speed_need = 0;    //不动

if(remote_char ==0x03) turn_need = 15;    //左转
else if(remote_char ==0x04) turn_need = -15; //右转
      else turn_need = 0;    //不转

}

/*=================================================================================*/

//*********************************************************
//main
//*********************************************************
void main()
{

delaynms(500);    //上电延时
Init_PWM();          //PWM初始化
Init_Timer0();    //初始化定时器0，作为PWM时钟源
Init_Timer1();    //初始化定时器1
Init_Interr();    //中断初始化
Init_Motor();    //电机控制初始化
Init_BRT();    //串口初始化（独立波特率）
InitMPU6050();    //初始化MPU6050
delaynms(500);

while(1)
{

   Bluetooth_Remote();

}
}

/*=================================================================================*/

//********timer1中断***********************

void Timer1_Update(void) interrupt 3
{

TL1 = 0xE5;       //设置定时初值10MS
TH1 = 0xBE;

//STC_ISP();                   //程序下载
Angle_Calcu();                //倾角计算
Psn_Calcu();                   //电机位移计算
PWM_Calcu();                   //计算PWM值

speed_mr = speed_ml = 0;

}

//********右电机中断***********************

void INT_L(void) interrupt 0
{

if(SPDL == 1)  { speed_ml++; }    //左电机前进
else       { speed_ml--; }    //左电机后退
LED = ~LED;

}

//********左电机中断***********************

void INT_R(void) interrupt 2
{

if(SPDR == 1)  { speed_mr++; }    //右电机前进
else       { speed_mr--; }    //右电机后退
LED = ~LED;

}

作者: 慢、节奏 时间: 2014-12-7 14:57
MPU6050.h 这个头文件你从哪里找出来的？

作者: tinkzhou 时间: 2015-1-6 15:05
可以发个程序给我参考一下吗？万分感谢啊！！！！！

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作者: MCU_ 时间: 2017-3-22 16:13

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作者: MCU_ 时间: 2017-3-22 16:50

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作者: MCU_ 时间: 2017-3-22 16:50

:(:(:(:(:(:(

作者: MCU_ 时间: 2017-3-22 16:50

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