3D游戏、3D图片和3D视频是当今流行的技术。为了增强最终用户体验，制造商正在引入许多新方法。3D技术背后的主要功能是旋转检测、方位检测、运动传感、手势检测以及识别等。可以测量这些功能的设备是陀螺仪和加速度计。由于最终产品的尺寸非常小，因此嵌入其中的传感器也应满足小尺寸的要求。MPU6050就是对这一挑战的回应。因为它是最小的同时集成了陀螺仪和加速度计的设备。由于体积小，它可以很容易地嵌入智能手机中。


什么是MPU6050？

MPU6050是一种基于MEMS的6轴运动跟踪设备。它有一个片上陀螺仪和加速度计传感器以及温度传感器。MPU6050是一种数字设备。该模块尺寸非常小，功耗要求低，精度高，重复性高，耐冲击性高，具有特定应用的性能可编程性和低消费价格。MPU6050可以很容易地与磁力计和微控制器等其他传感器接口。

方框图

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MPU6050块图

MPU6050模块由以下模块和功能组成。

  • 一个3轴MEMS速率陀螺仪传感器，带有三个16位ADC和信号调节。
  • 一个带三个16位ADC和信号调节的3轴MEMS加速度计传感器。
  • 片上数字运动处理器引擎。
  • 主要12C数字通信接口。
  • 用于与磁强计等外部传感器通信的辅助I2C接口。
  • 内部计时。
  • 用于存储传感器数据的数据寄存器。
  • FIFO存储器，有助于降低功耗。
  • 用户可编程中断。
  • 一个数字输出温度传感器。
  • 陀螺仪和加速度计的自检。
  • LDO和偏置。
  • 充油泵。
  • 状态寄存器。

电路图

MPU6050中存在的陀螺仪可以检测绕三个轴X、Y、Z的旋转。当陀螺仪绕任何一个轴旋转时，科里奥利效应会引起振动。这些振动被电容器吸收。产生的信号随后被放大、解调和滤波，以产生与角速率成比例的电压。然后使用ADC对该电压进行数字化。

MPU6050上的DMP从主处理器卸载运动感测算法的计算。DMP从所有传感器获取数据，并将计算值存储在其数据寄存器或FIFO中。FIFO可以通过串行接口访问。使用AD0引脚，可以将多个MPU6050模块与微处理器接口。MPU6050可以很容易地与Arduino一起使用，因为MPU605有充分的文档库。

在应用中使用时，MPU6050的I2C线使用4.7kΩ电阻器拉高，中断引脚使用4.7k欧姆电阻器拉低。当数据在FIFO中可用时，中断引脚变高。现在，微控制器可以使用I2C通信总线读取数据。库提供的数据包含以下数据值-四元数组件、欧拉角、偏航、俯仰、滚转、真实世界加速度、世界帧加速度和茶壶发明感值。

引脚示意图

Pin-Diagram-of-MPU-6050
MPU-6050引脚图

MPU6050有一个4×4×0.9毫米的小包装。MEMS结构是在晶片水平上密封和接合的。MPU6050可作为24引脚QFN封装提供。该模块的引脚描述如下-

  • 引脚1-CLKIN-是可选的外部参考时钟输入。此引脚在不使用时接地。
  • 引脚2、引脚3、引脚4和引脚5为NC引脚。这些引脚没有内部连接。
  • 引脚6，AUX_DA，是I2C主串行数据引脚。此引脚用于连接外部传感器。
  • 引脚7，AUX_CL，是I2C主串行时钟。此引脚用于连接外部传感器。
  • 引脚8，VLOGIC，是数字I/O电源电压引脚。
  • 引脚9，AD0，是I2C从地址LSB引脚。
  • 引脚10，REGOUT，是调节器滤波器电容器的连接。
  • 引脚11，FSYNC，是帧同步数字输入。此引脚在不使用时接地。
  • 引脚12，INT，是中断数字输出引脚。
  • 引脚13，VDD，是电源电压引脚。
  • 引脚14、引脚15、引脚16和引脚17为NC引脚。这些引脚没有内部连接。
  • 引脚18，GND，是电源接地。
  • 引脚19和引脚21是RESV引脚。这些针脚是预留的。
  • 引脚20，CPOUT，是电荷泵电容器的连接。
  • 引脚22，是RESV，保留引脚。
  • 引脚23，SCL，是I2C串行时钟。
  • 引脚24，SDA，是I2C串行数据引脚。

MPU6050的规格

MPU6050是世界上第一个集成的6轴运动跟踪设备。该模块的一些规格如下-

  • MPU6050具有集成在单个芯片上的3轴陀螺仪、3轴加速计和数字运动处理器。
  • 它在3V-5V的电源上工作。
  • MPU6050使用I2C协议进行通信和数据传输。
  • 该模块有一个内置的16位ADC，可提供极高的精度。
  • MPU6050可以与其他IIC设备接口，例如磁强计。
  • MPU6050也有一个内置的温度传感器。
  • I2C传感器总线有助于它直接从外部3轴罗盘收集数据，并使用该罗盘提供完整的9轴MotionFusion输出。
  • 对于制造商来说，MPU6050无需选择、鉴定和系统级集成分立器件。
  • 使用其I2C端口，可以连接压力传感器等非惯性传感器。
  • MPU6050由三个用于数字化陀螺仪输出的16位ADC和三个用于对加速度计输出进行数字化的16位模数转换器组成。
  • 用户可编程陀螺仪范围和用户可编程加速度计范围用于快速和慢速运动的精确跟踪。
  • 芯片上有1024字节的FIFO缓冲器，有助于降低模块的功耗。
  • 在片上DMP的帮助下，传感器输出的频繁池化需求被最小化。
  • MPU6050还有一个片上振荡器，其变化率为±1%。
  • MPU6050具有用于陀螺仪、加速度计和温度传感器的低通滤波器。
  • VLOGIC参考引脚用于设置I2C接口的逻辑电平。
  • MPU6050上陀螺仪的用户可编程范围为±250、±500、±1000和±2000°/秒。
  • 陀螺仪的外部同步引脚支持图像、视频和GPS同步。
  • 这种陀螺仪改善了低频噪声性能。
  • 陀螺仪需要3.6mA的电流才能工作。
  • 陀螺仪的低通滤波器是可数字编程的。
  • MPU6050上的加速度计在500μA的电流下工作。
  • 该加速度计的可编程满量程范围为±2g、±4g、±8g和16g。
  • 加速度计还可以检测方位、敲击检测。
  • 加速度计存在用户可编程中断。
  • 在加速度计和陀螺仪轴之间存在最小的跨轴灵敏度。
  • 为了与所有寄存器通信，使用400kHz快速模式I2C。
  • MPU6050上的DMP支持3D运动处理和手势识别算法。
  • 为系统处理器提供突发读数。从FIFO读取数据后，系统处理器进入低功耗睡眠模式，同时MPU收集更多数据。
  • 可编程中断支持手势识别、平移、缩放、滚动、敲击检测和shack检测等功能。
  • MPU6050还具有32.768kHz或19.2Mhz的可选外部时钟输入。

MPU6050的应用

下面给出了该模块的一些应用程序-

  • 该模块用于Blurfree技术中的视频或静态图像稳定。
  • 为了识别空中手势，使用了该模块。
  • 在安全和认证系统中，MPU6050用于手势识别。
  • 对于“无触摸”UI应用程序控制和导航，使用MPU6050。
  • 在手势短切的运动命令技术中，使用了该模块。
  • 该模块还发现了在运动游戏和应用程序框架中的应用。
  • 在即时手势-IG中，MPU6050用于手势识别。
  • 由于体积小，该模块用于手机和便携式游戏设备。
  • 基于运动的游戏控制器也有这个模块。
  • 3D遥控器、3D鼠标也使用此模块。
  • 用于健康、健身和运动的可穿戴设备也包含MPU6050。
  • 这个模块也可以在许多玩具中找到。
  • IMU测量使用MPU6050。
  • 在无人机和四旋翼机中，MPU6050用于位置控制。
  • 该模块也在自平衡机器人中得到了应用。
  • MPU6050对于机械臂控制是非常优选的。
  • 人形机器人也使用该模块进行倾斜、旋转和方向检测。
  • 在智能手机中，该模块用于增强现实、游戏、手势命令控制、全景照片捕捉和观看等应用。
  • 该模块也已应用于基于位置的服务。

替代IC

可以用作MPU6050替代品的一些IC有ADXL335、ADXL345、MPU9250、MPU6000。

由于其紧凑的尺寸和低功耗要求的电池供电系统，该模块是便携式设备的首选。MPU6050可以将手持手机变成功能强大的3D智能设备。关于该模块的电气特性和中断逻辑的更多细节可以在其数据表中找到。您将MPU6050连接到哪一个微处理器？