步驟1：您需要的東西

您可能已有一個(gè)使用MPU-9150的Arduino項(xiàng)目，在這種情況下，您可以將我的草圖加載到其中。 Neopixel環(huán)僅使用一個(gè)Arduino輸出引腳。

或者，您可以使用此處描述的設(shè)置。您可以使用其他功能來擴(kuò)展它，并且可以根據(jù)需要為其他基于Neopixel環(huán)的項(xiàng)目使用其他硬件。

您將需要：

基于ATMega328的Arduino和電源（盡管您可能會(huì)使用其他電源）

MPU-9150加速度計(jì)/陀螺儀/磁力計(jì)

Adafruit Neopixel環(huán)，12像素大小或更大的

無焊面包板，剝離板和跳線。

MPU-9150輸入不容許5V的電壓，因此以5V運(yùn)行Arduino時(shí)，您將需要具有2個(gè)或更多電壓的5V/3.3V電平轉(zhuǎn)換器通道。這些東西從遠(yuǎn)東eBay賣家那里非常便宜。由于Neopixels需要5V的全部電壓，因此您不能簡(jiǎn)單地以3.3V的電壓運(yùn)行整個(gè)項(xiàng)目。

電平轉(zhuǎn)換器將Arduino的SDA和SCL引腳以5V的電平供電，并以3.3V的電壓提供給MPU -9150。為此，它一方面需要5V電源，另一方面需要3.3V電源。幸運(yùn)的是，常見的MPU-9150板包含3.3V穩(wěn)壓器，但是不幸的是，其輸出未在任何引腳上提供。因此，必須如圖所示將細(xì)線焊接到穩(wěn)壓器的輸出引腳上。

找到穩(wěn)壓器，該穩(wěn)壓器應(yīng)標(biāo)記為KB33（在第二張圖片的頂部）。您將需要一只穩(wěn)定的手和一個(gè)尖尖的烙鐵。將一根細(xì)線焊接到右上角的插針上。建立良好的連接后，請(qǐng)用一滴強(qiáng)力膠將其覆蓋，以防止其輕易脫落。

步驟2：將其連接

接線將取決于您使用的是插線板還是無焊面包板，哪種類型的Arduino，以及是否使用電平轉(zhuǎn)換器，因此我將為您確定接線或插線板布局。 （如果您覺得做不到，請(qǐng)嘗試一個(gè)或兩個(gè)簡(jiǎn)單的Arduino項(xiàng)目或使用Stripboard的項(xiàng)目，然后在有想法的情況下返回。）

電平轉(zhuǎn)換器具有除Gnd之外，還有兩個(gè)標(biāo)為HV和LV的電源輸入。使用您焊接到的細(xì)線，將HV連接到5V電源，將LV連接到MPU-9150的3.3V輸出。 Arduino的SDA和SCL引腳使用5V邏輯電平，并連接到電平轉(zhuǎn)換器的HV1和HV2引腳。然后，LV1和LV2引腳以3.3V邏輯電平向MPU-9150提供相同的信號(hào)。您的設(shè)備可能還具有未使用的HV3，HV4，LV3和LV4連接。

步驟3：對(duì)Arduino進(jìn)行編程

該草圖包括三個(gè)文件（附加）。將這三個(gè)都復(fù)制到Arduino sketch文件夾中的新文件夾“ Compass”中。然后，草圖應(yīng)出現(xiàn)在Arduino IDE的草圖簿中。

在編譯之前，請(qǐng)檢查“指南針”選項(xiàng)卡下文件頂部的#define配置選項(xiàng)，并根據(jù)需要進(jìn)行修改。

PIN定義用于Neopixel數(shù)據(jù)輸入的Arduino引腳，默認(rèn)情況下為引腳8。

BRILL是默認(rèn)的像素亮度，最大可以為255，但是更高的值會(huì)造成盲目和可能消耗的電流超過電源所能提供的電流，尤其是使用較大尺寸的環(huán)之一時(shí)。我通常不會(huì)超過30。

PIXELS是指環(huán)中的像素?cái)?shù)。 Adafruit當(dāng)前提供的尺寸為12（非常好用），16、24（非常不錯(cuò)的尺寸）和60（巨大-如果您有足夠的錢就可以了）。

已反轉(zhuǎn)：如果您的戒指與MPU-9150在電路板的同一側(cè)，請(qǐng)保留此注釋掉。相對(duì)于MPU-9150，第一個(gè)像素應(yīng)位于加速度計(jì)的正Y方向。取消注釋您的戒指在板子的另一側(cè)（已將板子繞Y軸翻轉(zhuǎn)）。

您將需要下載并安裝MPU6050庫（其中還包含代碼）用于MPU-9150，是MPU6050的超集）和Adafruit Neopixel庫。編譯草圖并將其上傳到Arduino。

步驟4：自動(dòng)校準(zhǔn)過程

首次運(yùn)行草圖時(shí)，它首先輸入校準(zhǔn)值程序。將完成的設(shè)備放在桌子上方幾英寸的地方，使電路板的一個(gè)邊緣與桌子的邊緣對(duì)齊，或者與其他固定的直邊對(duì)齊。

Neopixel環(huán)將顯示一些綠色和一些藍(lán)色像素。調(diào)平電路板，直到它們?nèi)孔優(yōu)榫G色。剩余的藍(lán)色像素表示該邊太高（天空為藍(lán)色）。當(dāng)滿足水平要求時(shí)，將讀取數(shù)個(gè)磁力計(jì)讀數(shù)，然后將所有像素閃爍一次。

現(xiàn)在，它將要求您在4個(gè)方向上將其傾斜45度，以綠色提示和藍(lán)色像素一樣，在每個(gè)位置進(jìn)行測(cè)量，并將所有像素閃爍2、3、4，最后閃爍5次。始終注意使板的邊緣與桌子的邊緣對(duì)齊。

整個(gè)過程將重復(fù)3次，然后將計(jì)算并存儲(chǔ)磁力計(jì)的偏移量。

一旦校準(zhǔn)，草圖將模擬指南針。消除藍(lán)色像素以使電路板保持水平，從而獲得可靠的讀數(shù)。紅點(diǎn)疊加在一起，表示北。點(diǎn)從一個(gè)像素移動(dòng)到下一個(gè)像素時(shí)逐漸淡出。

您可以根據(jù)需要使它重新進(jìn)入校準(zhǔn)模式，只需將板急劇地向另一方向扭轉(zhuǎn)幾下即可。

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第5步：在自己的項(xiàng)目中使用草圖

您可以將校準(zhǔn)功能合并到自己的項(xiàng)目中，方法是將我的代碼合并到自己的代碼中或添加代碼挖掘，取決于您已經(jīng)走了多遠(yuǎn)。 Mine包含鉤子，可用于添加其他功能。

如果將Mine合并到自己的鉤子中，請(qǐng)完成Calibrate和Functions選項(xiàng)卡。在“指南針”選項(xiàng)卡中，您需要將我的Setup（）函數(shù)與您的函數(shù)合并，并將之前的所有內(nèi)容合并到您的代碼中。您只需要調(diào)用Calibrate（）函數(shù)即可進(jìn)入校準(zhǔn)模式。

“校準(zhǔn)”選項(xiàng)卡包含兩個(gè)#define語句。 NUMSAMPLES定義每個(gè)位置獲取多少個(gè)磁力計(jì)讀數(shù)?？赡軟]有特別的理由將其從10更改。這樣的數(shù)字可以確保始終保持穩(wěn)定。 NUMTESTS定義要重復(fù)執(zhí)行5個(gè)位置的完整過程的次數(shù)。一個(gè)很好的數(shù)字是3，但是對(duì)于速度而言，如果您只想進(jìn)行粗略的校準(zhǔn)，則1可能就足夠了。

步驟6：使用其他硬件

相同的技術(shù)可以用于其他磁力計(jì)，并且不僅限于Arduino，還必須對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，并可能將其從C語言翻譯為另一種語言。

如果將代碼修改為如果要使用其他磁力計(jì)，則MPU-9150會(huì)對(duì)磁力計(jì)和加速度計(jì)使用不同的坐標(biāo)系。從一個(gè)交換到另一個(gè)需要交換X和Y值并取反Z。這是在readMag（）函數(shù)中完成的，以便其余代碼可以僅在加速度計(jì)的坐標(biāo)系中工作。一旦計(jì)算出偏移量，就將其轉(zhuǎn)換回磁力計(jì)坐標(biāo)以進(jìn)行存儲(chǔ)。

使用其他磁力計(jì)，原則上您只需要替換readMag（）函數(shù)即可。

三個(gè)數(shù)組，mx ［］，my ［］和mz ［］ 5個(gè)元素中的每一個(gè)，將磁力計(jì)讀數(shù)保持在5個(gè)位置（即水平）上，分別繞X軸旋轉(zhuǎn)45度，然后繞X軸旋轉(zhuǎn)，以及類似地繞Y軸旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)加速度計(jì)輸出的位置（第一個(gè)位置除外），以便displayCal（）函數(shù)只需要計(jì)算變量“ angle”和“ up”，作為與所需方向和方向（作為浮點(diǎn)像素?cái)?shù)）的角度最大的坡度。將誤差的大小轉(zhuǎn)換為對(duì)數(shù)刻度，以在誤差較小時(shí)提供最大的靈敏度。當(dāng)誤差在限制范圍內(nèi)時(shí)，displayCal（）函數(shù)將返回布爾值true，一旦這樣做，行中就會(huì)以固定次數(shù)多次校準(zhǔn)Calibrate（）存儲(chǔ)磁力計(jì)讀數(shù)。

實(shí)際計(jì)算偏移量的計(jì)算需要幾頁代數(shù)和三角函數(shù)，但僅用4行代碼即可實(shí)現(xiàn)。您可能會(huì)認(rèn)識(shí)到魔術(shù)數(shù)0.7071是2或cos（45?）的平方根的一半。從1減去這個(gè)得到第二個(gè)魔術(shù)數(shù)0.29289并將其加倍得到第三個(gè)魔術(shù)數(shù)0.58579。畢竟不是魔術(shù)。

在校準(zhǔn)中使用的45度傾斜沒有什么特別之處，但是它確實(shí)大大簡(jiǎn)化了數(shù)學(xué)運(yùn)算。原則上，您可以將設(shè)備繞垂直方向滾動(dòng)，連續(xù)獲取來自加速度計(jì)和磁力計(jì)的讀數(shù)，并計(jì)算偏移量，直到計(jì)算出的平均值穩(wěn)定在一個(gè)可靠的結(jié)果附近，但數(shù)學(xué)會(huì)復(fù)雜得多。 iOS Compass應(yīng)用程序執(zhí)行此操作，這是我自動(dòng)校準(zhǔn)的想法。