实操任务：姿态传感器交互步进电机方向指示

主题

姿态传感器交互步进电机方向指示

器件

ESP32主控、按键模块、MPU6050模块、步进电机驱动模块、步进电机及相关辅件。以上模块也可以采用分立器件结合面包板进行搭建。

任务要求

通过MPU6050姿态传感器获取俯仰角和滚转角，根据俯仰角和滚转角的数值控制步进电机的转动，通过与步进电机转动轴垂直的连接件实现上、下、左、右方向指示功能。具体任务要求如下：

1. 装置通电启动后，步进电机处于静止状态；

2. 点击按键，步进电机开始自检。自检方式为：步进电机顺时针转动90度后停止，然后逆时针旋转180度后停止，再顺时针旋转90度回到初始位置后停止。自检完毕，装置进入工作状态；

3. 沿X轴转动MPU6050模块，当转动角度大于45度时，步进电机转轴连接件指向向上或向下的MPU6050的旋转方向；

4. 沿Y轴转动MPU6050模块，当滚转角大于45度时，步进电机转轴连接件指向向左或向右的MPU6050的旋转方向；

5. 当MPU6050模块水平放置时，步进电机的在-45~45度之间循环摆动；

6. 控制程序采用Arduino C/C++代码编写，不得使用图形化软件编写；

7. 未作规定处可自行处理，无明显与事实违背即可。

说明

程序编写过程中不得打开其它示例程序，如发现，实操成绩按照0分处理。请考生在考试结束前，按照如下要求提交相关文件。

1. 将程序放在一个文件夹中，压缩为1个“rar或zip”格式文件，并命名为：DJKS6_身份证号，大小5M以下；

2. 将程序文件通过“上传附件”按钮进行上传。

参考资料

教材所使用类库MPU6050_tockn-1.5.2的例程如下，供参考。

#include <MPU6050_tockn.h>
#include <Wire.h>
MPU6050 mpu6050(Wire);
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Wire.begin();
  mpu6050.begin();
  mpu6050.calcGyroOffsets(true);
}
void loop() {
  mpu6050.update();
  Serial.print("angleX : ");
  Serial.print(mpu6050.getAngleX());
  Serial.print("\tangleY : ");
  Serial.print(mpu6050.getAngleY());
  Serial.print("\tangleZ : ");
  Serial.println(mpu6050.getAngleZ());
}

AccelStepper类库头文件和相关类库函数如下，供参考。

头文件：AccelStepper.h
类库对象：AccelStepper(mode, pin1,pin2,pin3,pin4)
成员函数：
setAcceleration(val); //设置步进电机转动时的加速度
setMaxSpeed(val); //设置步进电机转动的最大允许速度
setSpeed(val); //设置步进电机恒定转动时的速度值
runSpeed(); //启动步进电机以设定的速度值恒定转动
currentPosition(); //返回当前的位置值
moveTo(val); //设置步进电机运转的目标位置
run(); //启动步进电机按照设定的加速度和最大速度运转
setCurrentPosition(val); //设置当前位置为指定值
distanceToGo(val); //返回当前位置到目标位置之间的脉冲数

评分标准

器件及器件连接（20分）

元器件：

（1）装置中包含按键模块（或元器件）；（2分）

（2）装置中包含MPU6050模块（或元器件）；（2分）

（3）装置中包含步进电机驱动器；（2分）

（4）装置中包含步进电机；（2分）

电路搭设：

（5）按键模块（或元器件）和主控板正确连接；（3分）

（6）MPU6050模块（或元器件）和主控板正确连接；（3分）

（7）步进电机驱动器和主控板正确连接；（3分）

（8）步进电机和步进电机驱动器正确连接。（3分）

2. 功能实现（80分）

（1）装置通电启动后，步进电机处于静止状态；（5分）

（2）点击按键，步进电机完成自检动作；（20分）

（3）实现沿X轴转动MPU6050模块，当姿态角大于45度时，步进电机转轴连接件指向向上（或向下）的方向；（10分）

（4）实现沿X轴转动MPU6050模块，当姿态角小于-45度时，步进电机转轴连接件指向向下（或向上）的方向；（10分）

（5）实现沿Y轴转动MPU6050模块，当滚转角大于45度时，步进电机转轴连接件指向向左（或向右）的方向；（10分）

（6）实现沿Y轴转动MPU6050模块，当滚转角小于-45度时，步进电机转轴连接件指向向右（或向左）的方向；（10分）

（7）实现当MPU6050模块水平放置时，步进电机的在-45~45度之间循环摆动。（15分）