我的第六个单片机开源项目——PIC单片机模型直升机陀螺仪

joyrus

楼上的朋友也有兴趣的话可以一起玩一玩。

陀螺仪的软件设计和硬件设计都很重要。我简单研究了一下GY401陀螺仪的硬件电路。发现其使用了一个升压模块将输入的电源升到7V再稳压到4.98V(5V)，其电压的稳定性非常好。这就避免了采样电压不稳定造成的误差。这一点在我的开发板上得到验证，由于本人的开发板没有提供5V的稳压模块而是直接使用电脑的USB接口电源造成了明显的采样误差！

另外GY401的处理器MCU使用了一颗引脚数量达80PIN的单片机，可见其对于软件数据处理的要求是非常高的，一般只有高端的8位或者16位甚至32位的单片机才会有如此多的引脚，而真正使用到的引脚非常少，因为一般陀螺仪没有附带很多的附加功能。

根据对误差和数据处理的初步接触，陀螺仪的软件数据处理需要较为复杂的数学运算，所以选用至少16位带有硬件乘除法器，甚至是DSP内核的单片机是很有必要的。这也许就是目前低端成品模型陀螺仪性能不理想的主要原因之一。为成本与低价格而舍弃性能，这也是可以理解的。

yudezheng

这一套元配件要多少钱？我也想玩，可惜只会一点汇编。

yudezheng

怎么版主一个人做，没有其它爱好者。

joyrus

经过几天的学习后首先完成了对陀螺仪传感器釆样的程序。

其实这部分程序是比较关键的，为了保留TMR1和TMR2的资源给之后的ccp模块完成ppm信号输出和接收机ppm信号的输入，所以定时采样的过程使用TMR0来实现。利用分频器可以方便的设定益出的周期，响应中断来保证等间隔采样。

这里要提到一个很重要的内容，无论什么传感器都有自身的噪音，这会给整个系统带来严重的不稳定性。对于陀螺仪来说我们平时提到的温飘问题就是其中之一。由于各种原因，陀螺仪在静止状态下输出的中间值总会出现不同，如果不采取一些措施就会造成所谓的温飘现象。

为了使程序的设计尽可能不被硬件所误导，我使用了一颗日本futaba公司为高端遥控直升机产品设计GY401陀螺仪的传感器。据称这是一颗使用在导弹制导系统中的军品。当年这样一颗陀螺仪需要越1000人民币。

这颗陀螺仪内部结构简单，传感器体积很大。稍后我会附上照片。我的采样程序就是用它完成的。它的稳定性确如其传言，令人映像深刻！

joyrus

本来期望借助于PIC16F877A的CCP模块以PWM的工作模式来输出舵机的标准PPM调制信号，但是由于其用户确定PWM周期的TMR2定时器的宽度和预分频的限制，只能产生最低约4ms的PWM周期，而PPM需要20ms的周期信号。所以如果要在877上实现PPM输出的话还是要使用我在我的第二个单片机开源项目——全比例模型遥控器摇杆位置采样与PPM编码信号输出程序中使用的方法。为这个项目增加了一点麻烦。而便利的CCP模块暂时也无法得到很好的利用，当然还有其他的方法比如利用CCP的比较输出来产生中断，而得到固定的周期。