Arduino I2C + 三轴加速度计LIS3DH

时间：2024-03-08 16:08:18

LIS3DH是ST公司生产的MEMS三轴加速度计芯片，实现运动传感的功能。主要特性有：

  • 宽工作电压范围：1.71 ~ 3.6V
  • 功耗：低功耗模式2μA；正常工作模式、ODR = 50Hz时功耗11μA（要求SDO/SA0脚浮空或上拉）
  • 测量范围：+/-2g ~ +/-16g
  • 接口：I2C、三线制/四线制SPI
  • 16 bit数据输出
  • 两个可编程中断输出脚，用于*落体和动作检测
  • 6D/4D方向检测
  • 内置AD支持3路外部信号输入
  • 内置温度传感器
  • 内置32-slot的10-bit FIFO存储器
  • 自检测功能
  • 封装：3 x 3 x 1 mm LGA-16

管脚定义

  • VCC：电源
  • Vdd_IO：数字接口供电电源
  • GND：地
  • RES：连接到地
  • NC：不连接
  • CS：I2C接口选择（CS=1）；或SPI接口片选脚（CS=0）
  • SCL/SPC：I2C接口或SPI接口的时钟线
  • SDA/SDI/SDO：I2C接口或SPI接口数据线
  • SDO/SA0：I2C地址选择脚；或四线制SPI接口输出脚。浮空时为1。
  • INT1：中断信号输出，触发条件可中断
  • INT2：同上
  • ADC1、ADC2、ADC3：数模转换的模拟信号输入脚

与Arduino的连接

用工作于3.3V/8MHz版本的Arduino Pro Mini进行调试，可避免用UNO时接口电平转换的麻烦。采用I2C接口进行通讯。未利用INT1、INT2和FIFO的功能。

LIS3DH　　Pro Mini 3.3V/8MHz

VDD <------> 3.3V

GND <------> GND

SCL <------>  A5 (SCL)

SDA <------> A4 (SDA)

功能调试

1. 根据应用手册，LIS3DH用于倾斜检测时，最好将测量范围设置为+/-2g。

2. 设备上电后，需要约5ms的启动时间，之后自动进入低功耗模式。之后不同的模式间切换也需要少许的时间，与ODR有关。

3. 存储结果的寄存器的值为有符号数（二补码）。应用笔记中“Example of acceleration data”中的示例表格，1g对应的高位寄存器值应为40h，资料应该是误写成了04h。

4. 手册中的功耗数据只适用于SDO/SA0脚接电源、或者空接的情况。若该管脚接地，功耗会增加150μA；若通过下拉电阻接地，功耗则会更大。

测试代码

 1 /*
 2     Measurement of acceleration values using motion sensor LIS3DH 
 3 */
 4 
 5 #include <Wire.h>
 6 
 7 #define ADDRESS_LIS3DH 0x19
 8 #define CTRL_REG1 0x20
 9 #define CTRL_REG4 0x23
10 #define CTRL_REG5 0x24
11 #define STATUS_REG 0x27
12 #define OUT_X_L 0x28
13 
14 byte buffer[6];
15 byte statusReg;
16 
17 boolean ready = false;
18 int outX, outY, outZ;
19 int xVal, yVal, zVal;
20 
21 void setup()
22 {
23     Wire.begin();
24     Serial.begin(9600);
25     delay(5); //5 ms boot procedure
26 
27     // reboot memory content, to make a clean start
28     Wire.beginTransmission(ADDRESS_LIS3DH);
29     Wire.write(CTRL_REG5); 
30     Wire.write(0x80);
31     Wire.endTransmission();
32 
33     delay(5);
34 
35     //set ODR = 1 Hz, normal mode, x/y/z axis enabled
36     Wire.beginTransmission(ADDRESS_LIS3DH);
37     Wire.write(CTRL_REG1); 
38     Wire.write(0x17);
39     Wire.endTransmission();
40 
41     //set BDU= 1, scale = +/-2g, high resolution enabled
42     Wire.beginTransmission(ADDRESS_LIS3DH);
43     Wire.write(CTRL_REG4); 
44     Wire.write(0x80);
45     Wire.endTransmission();
46 }
47 
48 void loop()
49 {
50     // read STATUS_REG
51     while(ready == false)
52     {
53         Wire.beginTransmission(ADDRESS_LIS3DH);
54         Wire.write(STATUS_REG); 
55         Wire.endTransmission();
56         Wire.requestFrom(ADDRESS_LIS3DH, 1);
57         if (Wire.available() >= 1)
58         {
59             statusReg = Wire.read();
60         }
61         if (bitRead(statusReg, 3) == 1) //new data available
62         {
63             ready = true;
64         }
65         delay(10);
66     }
67     
68     if (bitRead(statusReg, 7) == 1)
69     {
70         Serial.println("Some data have been overwritten.");
71     }
72 
73     //read the result
74     Wire.beginTransmission(ADDRESS_LIS3DH);
75     Wire.write(OUT_X_L | 0x80); //read multiple bytes
76     Wire.endTransmission();
77     Wire.requestFrom(ADDRESS_LIS3DH, 6);
78     if (Wire.available() >= 6)
79     {
80         for (int i = 0; i < 6; i++)
81         {
82             buffer[i] = Wire.read();
83         }
84     }
85 
86     //calculation
87     outX = (buffer[1] << 8) | buffer[0]; 
88     outY = (buffer[3] << 8) | buffer[2]; 
89     outZ = (buffer[5] << 8) | buffer[4]; 
90     xVal = outX / 16;
91     yVal = outY / 16;
92     zVal = outZ / 16;
93 
94     Serial.print("outX: "); Serial.print(xVal); Serial.print("  ");
95     Serial.print("outY: "); Serial.print(yVal); Serial.print("  ");
96     Serial.print("outZ: "); Serial.println(zVal);
97 
98     ready = false;
99 }
View Code

ODR更新频率设置为1Hz，通过串口打印三轴加速度测量结果，单位mg。

 

参考资料

LIS3DH - STMicroelectronics

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