基于六軸傳感器MPU6050 的一種低功耗姿態(tài)及深度測量裝置*

杜 鵬

（中國船舶重工集團(tuán)有限公司第七一〇研究所 宜昌 443003）

1 引言

六軸傳感器MPU6050 是InvenSense 公司推出的全球首款低功耗整合性6 軸運(yùn)動處理組件，相較于多組件方案，免除了組合陀螺儀與加速器時之軸間差的問題，減少了安裝空間。MPU6050 也是當(dāng)下較流行的一款六軸（三軸加速度+三軸角速度（陀螺儀））傳感器：該傳感器廣泛用于四軸飛行器、平衡車和空中鼠標(biāo)等設(shè)計(jì)，具有非常廣泛的應(yīng)用范圍。

2 系統(tǒng)組成

整個系統(tǒng)由主控信號處理器（MSP430 單片機(jī)）、RS-422通訊接口、六軸傳感器MPU6050、壓力傳感器、A∕D 轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)存儲單元組成，其系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 測量裝置系統(tǒng)框圖

3 硬件設(shè)計(jì)

3.1 主控信號處理器

主控信號處理器選用的是主控電路采用TI 公司MSP430 系列單片機(jī)MSP430F1611 作為主控芯片。 MSP430 系列是低功耗、高性能單片機(jī)，電源電壓工作范圍1.8V～3.6V，工作主頻8MHz，具有豐富的外設(shè)資源，擁有兩個異步串口，兩個SPI 接口，128k字節(jié)FLASH程序存儲空間。設(shè)計(jì)有看門狗復(fù)位電路。

3.2 姿態(tài)采樣電路

姿態(tài)采樣電路主要功能是采集試驗(yàn)雷平臺的俯仰角、橫滾角和航向角。本設(shè)計(jì)選用集成了三軸加速度計(jì)和三軸陀螺儀以及數(shù)字運(yùn)動處理器DMP的芯片MPU6050，采用IIC 通訊，該芯片陀螺儀可測范圍為±250，±500，±1000，±2000°∕s（dps），加速度計(jì)可測范圍為±2g，±4g，±8g，±16g，該芯片功耗低，工作電流最低約10μA，芯片價格低，有利于降低成本，電路圖如圖2所示。

3.3 深度信號采集

壓力傳感器一般與由A∕D 芯片、單片機(jī)構(gòu)成的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集電路配套使用。

深度信號采集電路選用AD 公司AD977 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有16bit分辨率，最大采樣速率100KSPS。……