MÔ PHỎNG CHUYỂN ĐỘNG BẰNG cảm BIẾN GIA tốc (có code và sơ đồ mạch)

MÔ PHỎNG CHUYỂN ĐỘNG BẰNG cảm BIẾN GIA tốc (có code và sơ đồ mạch) MÔ PHỎNG CHUYỂN ĐỘNG BẰNG cảm BIẾN GIA tốc (có code và sơ đồ mạch) MÔ PHỎNG CHUYỂN ĐỘNG BẰNG cảm BIẾN GIA tốc (có code và sơ đồ mạch) MÔ PHỎNG CHUYỂN ĐỘNG BẰNG cảm BIẾN GIA tốc (có code và sơ đồ mạch)

MÔ PHỎNG CHUYỂN ĐỘNG BẰNG CẢM BIẾN GIA TỐC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT I2C Inter-Intergrated Circuit MIMO Multi-Input Multi-Output UART Universal Asynchronous Receiver – Transmitter Trang 5/18 CHƯƠNG - GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu Khi xã hội ngày phát triển ứng dụng công nghệ ngày quan tâm - MPU-6050 tức cảm biến gia tốc mang lại nhiều tiện ích đề tài “Mơ chuyển động cảm biến gia tốc” đề tài hay giúp ta hiểu rõ chuyển động cách dùng cảm biến Hiểu thơng số - MPU-6050 ứng dụng nhiều vào sống máy bay đồ chơi, xe tự cân bằng, thiết bị chơi cầm tay, điều khiển dựa trện chuyển động thể, thiết bị đeo tay dùng cho sức khỏe, thể dục thể thao Mô Phỏng Dáng Chạy Trang 6/18 Hình 1-1: Sơ đồ nối MPU6500 với Arduino [1] 1.2 Định hướng đề tài Mô Phỏng Dáng Chạy Trang 7/18 - Tìm hiểu nguyên lý hoạt động MPU6050 - Tìm hiểu nguyên lý hoạt động Bluetooth - Tìm hiểu cách kết nối MPU6050 với Arduino - Tìm hiểu cách kết nối Bluetooth với Arduino - Lấy giá trị thực MPU6050 - Kết nối với phần mềm Matlab thông qua cổng COM - Mô chuyển động theo mong muốn - Vẽ mạch thi công CHƯƠNG 1.3 Sơ đồ khối Mô Phỏng Dáng Chạy NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI Trang 8/18 Hình 2-1: Sơ đồ hệ thống - 1.4 Khái niệm MPU-6050 hãng InvenSense sản xuất - MPU-6050 cảm biến chuyển động giới có tới (mở rộng tới 9) trục cảm biến tích hợp chip dễ sử dụng - MPU-6050 có đơn vị tăng tốc phần cứng chuyên xử lý tín hiệu cảm biến thu thập thực tính tốn tùy ý - MPU-6050 giúp giảm bớt đáng kể phần xử lý tính tốn vi điều khiển, cải thiện tốc độ xử lý cho phản hồi nhanh hơn, xác Hình 2-2: MPU-6050 thực tế [2] - MPU-6050 sử dụng chuyển đổi tương tự - số 16 bit.Với 16 bit có 2^16 = 65536 giá trị cho cảm biến - Tùy thuộc vào yêu cầu mà cảm biến MPU-6050 hoạt động chế độ tốc độ xử lý cao chế độ đo góc quay xác - MPU-6050 đo phạm vi: o Con quay hồi chuyển: ± 250 500 1000 2000 dps o Gia tốc: ± ± ± ± 16g - MPU-6050 có sẵn đệm liệu 1024 byte giúp vi điều khiển phát lệnh cho cảm biến, nhận liệu sau MPU-6050 tính tốn xong 1.5 Bộ lọc Kalman Mô Phỏng Dáng Chạy Trang 9/18 - Bộ lọc Kalman thực phương pháp truy hồi chuỗi giá trị đầu vào bị nhiễu, giúp tối ưu hóa giá trị ước đốn trạng thái hệ thống tối đa - Bộ lọc Kalman dễ lập trình Arduino lại mang lại hiệu - cao giúp giảm tối nhiễu không mong muốn Bộ lọc Kalman ứng dụng rộng rãi kỹ thuật, tiêu biểu ứng dụng định hướng, định vị điều khiển phương tiện di chuyển nhằm - cho giá trị xác Ngồi ra, lọc Kalman ứng dụng để phân tích liệu lĩnh vực xử lý tín hiệu, kinh tế sản xuất - 1.6 Bluetooth HC-06 Module HC-06 module thu phát không dây thông qua sóng bluetooth, thu sóng bluetooth từ điện thoại động, máy tính Các thơng số kỹ thuật HC-06 sau: o Điện áp hoạt động : 5V-3.3V o Chuẩn giao tiếp UART o Khoảng cách thu phát không dây: bán kính 12m o Hỗ trợ chế độ Master, Slave, Loopback Chế độ đặt lệnh AT từ máy tính, vi điều khiển o Baud rate: 9600, 19200 Hình 2-4: HC-06 với Arduino [4] Mô Phỏng Dáng Chạy Trang 10/18 CHƯƠNG KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 1.7 Sơ đồ giải thuật Hình 3-1: Sơ đồ giải thuật 1.8 Mơ hình mô 1.1.1 Sơ đồ nguyên lý Mô Phỏng Dáng Chạy Trang 11/18 Hình 3-2: mạch nguyên lý hoạt động - Đầu tiên, viết chương trình code để đọc giá trị cảm biến MPU-6050 Sau đó, nạp giá trị Arduino Các giá trị trục tìm - chuyển lên Matlab để mô tùy mong muốn Do MPU-6050 biểu diễn giá trị thực dẫn đến có thời gian trơi để khắc phục ta cần dùng lọc Kalman để lọc nhiễu Để thiết bị nhỏ gọn sử dụng thuận tiện nhiều môi trường khác ta dùng Bluetooth HC-06 để thiết bị trở thành không dây 1.1.2 Sơ đồ mạch in Mơ Phỏng Dáng Chạy Trang 12/18 Hình 3-3: Sơ đồ mạch in 1.1.3 Mạch thực tế Mô Phỏng Dáng Chạy Trang 13/18 Hình 3-4: mạch thực tế 1.9 Kết mơ 1.1.4 Giao diện với Matlab Hình 3-5: Giao diện với Matlab Mô Phỏng Dáng Chạy Trang 14/18 1.1.5 Kết mơ Hình 3-6: Kết mơ Mô Phỏng Dáng Chạy Trang 15/18 CHƯƠNG - NHẬN XÉT 1.10 Nhận xét MPU-6050 cho nhận liệu xác, góc quay khơng bị lệch có khơng đáng kể, có bị trơi nhiễu khắc phục cách dùng lọc Kalman hạn gần tối đa khả nhiễu không mong muốn - 1.11 Ưu điểm Dễ sử dụng, ứng dụng rộng rãi Đọc giá trị thực mô thời gian thực Mạch có chi phí thi cơng thấp dễ ứng dụng rộng rãi vào đời sống - phục vụ tiện ích người Mạch nhỏ gọn dễ di chuyển, chống nhiễu đơn giản - 1.12 Nhược điểm Giá trị trục vô hạn để mô lấy khoảng giá trị cụ - thể Mô cảm biến với nhiều hạn chế Dễ bị nhiễu đầu vào cần khắc phục cách dùng lọc để truy xuất giá trị thực CHƯƠNG 1.13 Kết luận Mô Phỏng Dáng Chạy KẾT LUẬN Trang 16/18 - MPU6050 phát triển rộng rãi, phục vụ nhiều đời sống - Để tránh thời gian trơi ta cần dùng thêm lọc Kalman có tác dụng chống - nhiễu xác định thời gian mà ta mong muốn Để dễ dàng di chuyển sử dụng ta kết nối khơng dây thơng qua HC06 - 1.14 Hướng phát triển Cảm biến gia tốc MPU6050 ứng dụng rộng Ta phát triển làm chuột không dây không, hay làm mơ chuyển động tồn thể người ứng dụng cao giúp ta quan sát hoạt động tình trạng sức khỏe người Mô Phỏng Dáng Chạy Trang 17/18 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://iotbreaks.vn/cach-dung-sensor-mpu6050/ [2] http://machtudong.vn/sanpham/mpu-6050.html [3] https://vi.wikipedia.org/wiki/Arduino [4] arduino.vn/tags/hc-06 Mô Phỏng Dáng Chạy Trang 18/18 PHỤ LỤC A clear all; close all; delete(instrfind); BaudRate=19200; buffSize=100; simulation_duration=10; arduino=serial('COM4','BaudRate',BaudRate); fopen(arduino); str=fscanf(arduino); str=fscanf(arduino); str=read_MPU6050(arduino); dt=str(1); truc_x=str(2); truc_y=str(3); truc_z=str(4); loc_goc_x=str(5); loc_goc_y=str(6); loc_goc_z=str(7); goc_x=str(8); goc_y=str(9); goc_z=str(10); xc=0; yc=0; zc=0; L=3; Mô Phỏng Dáng Chạy Trang 19/18 alpha=0.6; X = [0 0 0 1; 1 1 1; 1 1 1; 0 0 1]; Y = [0 0 0; 0 1; 1 1 1; 0 1 0]; Z = [0 0 0; 0 0 0; 1 1 1; 1 1 1]; C= [0.1 0.5 0.9 0.9 0.1 0.5]; X = L*(X-0.5) + xc; Y = L/1.5*(Y-0.5) + yc; Z = L/3*(Z-0.5) + zc; V=[reshape(X,1,24); reshape(Y,1,24); reshape(Z,1,24)]; tic; while(toc