求基于pic16f877a的陀螺仪mpu6050测试，

要c语言的程序，用lcd1602显示

2025-03-19 15:46:27

推荐回答（1个）

回答1：

PIC还没用过 51 和stm8s 的程序就可以用其实都差不多

读MPU6050数据的文件
#ifndef __MPU6050_H__
#define __MPU6050_H__

sbit SCL=P2^5; //IIC时钟引脚定义
sbit SDA=P2^6; //IIC数据引脚定义

void InitMPU6050(); //初始化MPU6050
void Delay5us();
void I2C_Start();
void I2C_Stop();
void I2C_SendACK(bit ack);
bit I2C_RecvACK();
void I2C_SendByte(unsigned char dat);
unsigned char I2C_RecvByte();
void I2C_ReadPage();
void I2C_WritePage();
unsigned char Single_ReadI2C(unsigned char REG_Address); //读取I2C数据
void Single_WriteI2C(unsigned char REG_Address,unsigned char REG_data); //向I2C写入数据
// 定义MPU6050内部地址
#define SMPLRT_DIV 0x19 //陀螺仪采样率，典型值：0x07(125Hz)
#define CONFIG 0x1A //低通滤波频率，典型值：0x06(5Hz)
#define GYRO_CONFIG 0x1B //陀螺仪自检及测量范围，典型值：0x18(不自检，2000deg/s)
#define ACCEL_CONFIG 0x1C //加速计自检、测量范围及高通滤波频率，典型值：0x01(不自检，2G，5Hz)
#define ACCEL_XOUT_H 0x3B
#define ACCEL_XOUT_L 0x3C
#define ACCEL_YOUT_H 0x3D
#define ACCEL_YOUT_L 0x3E
#define ACCEL_ZOUT_H 0x3F
#define ACCEL_ZOUT_L 0x40
#define TEMP_OUT_H 0x41
#define TEMP_OUT_L 0x42
#define GYRO_XOUT_H 0x43
#define GYRO_XOUT_L 0x44
#define GYRO_YOUT_H 0x45
#define GYRO_YOUT_L 0x46
#define GYRO_ZOUT_H 0x47
#define GYRO_ZOUT_L 0x48
#define PWR_MGMT_1 0x6B //电源管理，典型值：0x00(正常启用)
#define WHO_AM_I 0x75 //IIC地址寄存器(默认数值0x68，只读)
#define SlaveAddress 0xD0 //IIC写入时的地址字节数据，+1为读取

void Delay5us() //误差 -0.083333333333us
{
unsigned char a;
for(a=27;a>0;a--);
}

void I2C_Start()
{
SDA = 1; //拉高数据线
SCL = 1; //拉高时钟线
Delay5us(); //延时
SDA = 0; //产生下降沿
Delay5us(); //延时
SCL = 0; //拉低时钟线
}
//**************************************
//I2C停止信号
//**************************************
void I2C_Stop()
{
SDA = 0; //拉低数据线
SCL = 1; //拉高时钟线
Delay5us(); //延时
SDA = 1; //产生上升沿
Delay5us(); //延时
}
//**************************************
//I2C发送应答信号
//入口参数:ack (0:ACK 1:NAK)
//**************************************
void I2C_SendACK(bit ack)
{
SDA = ack; //写应答信号
SCL = 1; //拉高时钟线
Delay5us(); //延时
SCL = 0; //拉低时钟线
Delay5us(); //延时
}
//**************************************
//I2C接收应答信号
//**************************************
bit I2C_RecvACK()
{
SCL = 1; //拉高时钟线
Delay5us(); //延时
CY = SDA; //读应答信号
SCL = 0; //拉低时钟线
Delay5us(); //延时
return CY;
}
//**************************************
//向I2C总线发送一个字节数据
//**************************************
void I2C_SendByte(unsigned char dat)
{
unsigned char i;
for (i=0; i<8; i++) //8位计数器
{
dat <<= 1; //移出数据的最高位
SDA = CY; //送数据口
SCL = 1; //拉高时钟线
Delay5us(); //延时
SCL = 0; //拉低时钟线
Delay5us(); //延时
}
I2C_RecvACK();
}
//**************************************
//从I2C总线接收一个字节数据
//**************************************
unsigned char I2C_RecvByte()
{
unsigned char i;
unsigned char dat = 0;
SDA = 1; //使能内部上拉,准备读取数据,
for (i=0; i<8; i++) //8位计数器
{
dat <<= 1;
SCL = 1; //拉高时钟线
Delay5us(); //延时
dat |= SDA; //读数据
SCL = 0; //拉低时钟线
Delay5us(); //延时
}
return dat;
}
//**************************************
//向I2C设备写入一个字节数据
//**************************************
void Single_WriteI2C(unsigned char REG_Address,unsigned char REG_data)
{
I2C_Start(); //起始信号
I2C_SendByte(SlaveAddress); //发送设备地址+写信号
I2C_SendByte(REG_Address); //内部寄存器地址，
I2C_SendByte(REG_data); //内部寄存器数据，
I2C_Stop(); //发送停止信号
}
//**************************************
//从I2C设备读取一个字节数据
//**************************************
unsigned char Single_ReadI2C(unsigned char REG_Address)
{
unsigned char REG_data;
I2C_Start(); //起始信号
I2C_SendByte(SlaveAddress); //发送设备地址+写信号
I2C_SendByte(REG_Address); //发送存储单元地址，从0开始
I2C_Start(); //起始信号
I2C_SendByte(SlaveAddress+1); //发送设备地址+读信号
REG_data=I2C_RecvByte(); //读出寄存器数据
I2C_SendACK(1); //接收应答信号
I2C_Stop(); //停止信号
return REG_data;
}
//**************************************
//初始化MPU6050
//**************************************
void InitMPU6050()
{
Single_WriteI2C(PWR_MGMT_1, 0x00); //解除休眠状态
Single_WriteI2C(SMPLRT_DIV, 0x07);
Single_WriteI2C(CONFIG, 0x06);
Single_WriteI2C(GYRO_CONFIG, 0x18);
Single_WriteI2C(ACCEL_CONFIG, 0x01);
}
//**************************************
//合成数据
//**************************************
int GetData(unsigned char REG_Address)
{
char H,L;
H=Single_ReadI2C(REG_Address);
L=Single_ReadI2C(REG_Address+1);
return (H<<8)+L; //合成数据
}

#endif

下面是滤波

#ifndef __Kalman_H__
#define __Kalman_H__

void Kalman_Filter(float Accel,float Gyro);
void Angle_Calcu(void);

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

//******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;

//******卡尔曼参数************

float Q_angle=0.001;
float Q_gyro=0.003;
float R_angle=0.5;
float dt=0.01; //dt为kalman滤波器采样时间;
char C_0 = 1;
float 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
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

//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。

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);*/

}
#endif

把Angle显示出来就行了