STM32F103C8T6 ADXL345陀螺仪的使用方法和代码驱动

原创 已于 2025-10-13 17:53:39 修改 · 1k 阅读 · 19 ·
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#stm32 #ADXL３４５ #ＩＩＣ

于 2025-10-13 16:50:30 首次发布

STM32F103C8T6二氧化碳传感器JW01-CO2的使用方法和代码驱动

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🎯 实现效果

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🌟 传感器用途

ADXL345 作为一款高性能三轴加速度传感器，凭借其高精度、低功耗、小尺寸的特性，在众多领域中都有着广泛且关键的应用

1. 电子领域

  • 在消费电子领域，它是智能穿戴设备的核心组件之一。比如智能手环和手表，依靠它实现精准计步，通过检测手臂摆动的加速度变化来统计步数；还能监测用户的运动强度，根据不同的加速度值判断是散步、跑步还是剧烈运动。在智能手机中，ADXL345 用于实现屏幕自动旋转功能，当手机倾斜时，传感器感知到加速度的变化，进而触发屏幕横竖屏的切换；在体感游戏里，它能捕捉玩家的肢体动作，将其转化为游戏中的操作指令，提升游戏的互动性和趣味性。

2. 工业领域

  • 工业领域中，ADXL345 常用于设备状态监测。对于各种旋转机械、机床等，设备运行时的振动情况是判断其是否正常工作的重要依据，该传感器可以实时监测振动的加速度变化，当振动超出正常范围时，及时发出预警，便于维护人员提前排查故障，减少设备停机时间和维修成本。在机器人技术方面，它能为机器人提供姿态信息，帮助机器人保持平衡，比如在扫地机器人避障和路径规划过程中，通过感知机器人的倾斜和振动，确保其稳定运行。

3. 汽车电子行业

  • 汽车电子行业，ADXL345 发挥着重要的安全保障作用。在汽车碰撞检测系统中，当汽车发生碰撞时，传感器能瞬间检测到巨大的加速度变化，迅速将信号传递给安全气囊控制单元，促使安全气囊及时弹出，保护驾乘人员的安全。此外，它还用于汽车的车身稳定系统，实时监测车身的倾斜和振动情况，辅助系统调整刹车力度和悬挂系统，提高汽车行驶的稳定性和安全性。

4. 医疗健康领域

  • 医疗健康领域，该传感器也有独特的应用。在康复医疗设备中，如用于肢体康复训练的器械，ADXL345 可以监测患者肢体运动的加速度和角度，帮助医生评估患者的康复进度和训练效果。在睡眠监测设备中，它能感知用户睡眠时的翻身等动作，记录睡眠状态，为睡眠质量分析提供数据支持。

5. 航空航天领域

  • 航空航天领域，ADXL345 可用于航天器的姿态控制和振动监测。在卫星和飞船的运行过程中，传感器实时监测其加速度变化，为姿态调整提供精确的数据，确保航天器按预定轨道运行。同时，它还能监测航天器在发射和运行过程中的振动情况，保障设备的正常工作和宇航员的安全。

6. 物联网领域

  • 物联网领域，智能家具也能用到该传感器。比如智能台灯，当用户触摸或倾斜台灯时，传感器感知到动作，实现灯光的开关和亮度调节；智能门窗系统中，通过检测门窗的振动和加速度变化，判断是否有异常开启，从而触发报警装置。

🌟 传感器的介绍

ADXL345 是由 ADI（Analog Devices）公司研发生产的一款高性能三轴 MEMS（微机电系统）加速度传感器，它融合了先进的微机电技术和精密的电路设计，具有出色的性能和广泛的适用性。

  • 该传感器的测量范围可灵活配置，包括 ±2g、±4g、±8g 和 ±16g（g 为重力加速度，1g 约等于 9.8m/s²），能够满足不同场景下对测量精度和范围的需求。在 ±2g 量程下，其分辨率高达 3.9mg/LSB（最低有效位），这意味着它可以检测到非常微小的加速度变化，为高精度测量提供了保障。
  • 通信接口方面，ADXL345 支持 I2C 和 SPI 两种通信方式。其中，I2C 接口的最高速率可达 400kHz，SPI 接口的最高速率更是能达到 5MHz，能够快速与各种单片机、微处理器等进行数据传输，兼容主流的嵌入式系统。
  • ADXL345 还内置了丰富的功能模块，包括自由落体检测、活动 / 静止检测、单击 / 双击检测等中断功能。这些功能可以通过寄存器配置来实现，当满足特定条件时，传感器会输出中断信号，从而减少微处理器的运算量和资源占用，提高系统的响应速度和效率。
  • 从结构上看，ADXL345 采用小型 LGA 封装，尺寸仅为 3mm×5mm×1mm，非常适合在空间受限的设备中使用。它还内置了温度补偿电路，能够在 - 40℃至 85℃的宽温度范围内保持稳定的性能，确保在各种恶劣环境下都能准确测量。
  • 此外，ADXL345 的输出数据速率可在 0.1Hz 至 3200Hz 之间灵活调整，用户可以根据实际应用需求，在响应速度和功耗之间进行平衡选择。无论是需要快速响应的动态测量场景，还是对功耗要求严格的长期监测任务，它都能很好地适应。

🎯 单片机连接硬件图

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🌟 驱动思路

ADXL345 的驱动核心在于通过 I2C 或 SPI 通信接口与传感器进行数据交互，完成传感器的初始化配置、数据读取和处理等操作

步骤 1：硬件初始化

  • 首先进行 I2C 接口的初始化。配置 STM32F103C8T6 的 I2C，设置通信速率为 400kHz，使能 I2C 外设。在初始化过程中，需要配置相关的 GPIO 引脚为复用功能，设置 I2C 的时钟频率、地址模式等参数，确保 I2C 通信能够正常进行。接着进行传感器的上电检测。通过 I2C 通信读取 ADXL345 的 DEVICE_ID 寄存器（地址 0x00），该寄存器的默认值为 0xE5。如果读取到的值与默认值一致，则说明传感器连接正常；否则，表明传感器连接存在问题，需要检查硬件连接。

步骤 2：传感器配置

  • 传感器配置主要是通过写入相应的寄存器来设置传感器的工作参数。
  • 配置 DATA_FORMAT 寄存器（地址 0x31）以确定测量量程。例如，写入 0x00 表示选择 ±2g 量程，0x01 表示 ±4g 量程，0x02 表示 ±8g 量程，0x03 表示 ±16g 量程，可根据实际应用需求进行选择。
  • 配置 BW_RATE 寄存器（地址 0x2C）来设置数据输出速率。该寄存器的不同值对应不同的输出速率，如 0x0A 对应 100Hz，0x0E 对应 400Hz 等。输出速率的选择需要综合考虑测量的实时性和功耗，输出速率越高，实时性越好，但功耗也会相应增加。
  • 配置 POWER_CTL 寄存器（地址 0x2D）来设置传感器的工作模式。写入 0x08 可使传感器进入测量模式，此时传感器开始进行加速度测量；写入 0x00 则进入待机模式，传感器停止测量，以降低功耗。

步骤 3：数据读取

  • 通过 I2C 连续读取 6 个数据寄存器（地址 0x32 至 0x37），这些寄存器分别存储了 X 轴低 8 位、X 轴高 8 位、Y 轴低 8 位、Y 轴高 8 位、Z 轴低 8 位、Z 轴高 8 位的数据。将每个轴的高 8 位和低 8 位数据组合起来，形成 16 位有符号整数，即为该轴的原始加速度数据。

步骤 4：数据转换与处理

  • 将读取到的 16 位原始数据通过计算传感器的倾斜角度，利用 X、Y、Z 轴的加速度分量与重力加速度的关系，通过三角函数计算出传感器与水平面的夹角，从而实现姿态识别功能。

🎯 单片机程序代码

main.c

#include "stm32f10x.h"  
#include "string.h"  
#include "stdio.h" 
#include "delay.h"   
#include "bsp_usart.h"
#include "oled.h"
#include "IIC.h"
#include "ADXL345.h"

char OledBuff[512];
int main(void)
{
	NVIC_PriorityGroupConfig (NVIC_PriorityGroup_2);
	SysTick_Init(72);  //系统时钟初始化 
	usart1_init(115200);//串口1初始化
	usart2_init(115200);//串口1初始化
	usart3_init(115200);//串口3初始化
	printf("USART OK!\r\n");	
	OLED_Init();
	float angleX, angleY, angleZ;
	ADXL345_init();
  delay_ms(100);	
	OLED_ShowString(0,2,"ADXL345初始化成功");
	OLED_Clear();
	OLED_ShowString(36,0,"ADXL345");
  printf("初始化成功！\r\n");
	while(1)
	{
		delay_ms(1000);
		get_angle(&angleX, &angleY, &angleZ); // 获取三轴偏移角度
		printf("angle X:%.6f  Y:%.6f  Z:%.6f\n", angleX, angleY, angleZ);
		sprintf(OledBuff,"X:%.6f",angleX);
		OLED_ShowString(0,2,OledBuff);
		sprintf(OledBuff,"Y:%.6f",angleY);
		OLED_ShowString(0,4,OledBuff);
		sprintf(OledBuff,"Z:%.6f",angleZ);
		OLED_ShowString(0,6,OledBuff);
	}
}

ADXL345.c

/*
ADXL345三轴倾斜度模块
*/
#include "ADXL345.h"
#include "IIC.h"
#include "stm32f10x.h"  
#include "math.h"  
#include "delay.h"   

/**
  * @brief  ADXL345初始化
  * @param  None
  * @retval None
  */
uint8_t ADXL345_init(void)
{
	IIC_GPIO_Init();
	if(ADXL345_read_reg(DEVICE_ID) == 0xE5)
	{
		ADXL345_write_reg(DATA_FORMAT,0X0B); // 低电平中断输出,13位全分辨率,输出数据右对齐,16g量程 
		ADXL345_write_reg(BW_RATE,0x0E); // 数据输出速度为100Hz
		ADXL345_write_reg(POWER_CTL,0x08); // 链接使能,测量模式,省电特性
		ADXL345_write_reg(INT_ENABLE,0x80); // 不使用中断		 
	 	ADXL345_write_reg(OFSX,0x00);
		ADXL345_write_reg(OFSY,0x00);
		ADXL345_write_reg(OFSZ,0x05);
		return 0;
	}
	return 1;
}
/**
  * @brief  ADXL345写寄存器
  * @param  None
  * @retval None
  */
uint8_t ADXL345_write_reg(u8 addr,u8 val) 
{
	IIC_Start();  				 
	IIC_Send_Byte(slaveaddress); // 发送写器件指令	 
	if(IIC_Wait_Ack())
	{
		return 1;
	}    
  IIC_Send_Byte(addr); // 发送寄存器地址
	if(IIC_Wait_Ack())
	{
		return 2;
	} 	 										  		   
	IIC_Send_Byte(val); // 发送值					   
	if(IIC_Wait_Ack())
	{
		return 3;
	}   		    	   
  IIC_Stop(); // 产生一个停止条件 	   
	return 0;
}
/**
  * @brief  ADXL345读寄存器
  * @param  None
  * @retval None
  */
u8 ADXL345_read_reg(u8 addr)
{
	u8 temp=0;		 
	IIC_Start();  				 
	IIC_Send_Byte(slaveaddress); // 发送写器件指令	 
	if(IIC_Wait_Ack())
	{
		return 1;
	}   
  IIC_Send_Byte(addr); // 发送寄存器地址
	if(IIC_Wait_Ack())
	{
		return 2;
	}  										  		   
	IIC_Start(); // 重新启动
	IIC_Send_Byte(regaddress); // 发送读器件指令	 
	if(IIC_Wait_Ack())
	{
		return 3;
	} 	   
  temp=IIC_Read_Byte(0); // 读取一个字节,不继续再读,发送NAK
  IIC_Stop(); // 产生一个停止条件 	    
	return temp;
}
/**
  * @brief  ADXL345读取数据
  * @param  None
  * @retval None
  */
void ADXL345_read_data(short *x,short *y,short *z)
{
	u8 buf[6];
	u8 i;
	IIC_Start();  				 
	IIC_Send_Byte(slaveaddress); // 发送写器件指令	 
	IIC_Wait_Ack();	   
  IIC_Send_Byte(0x32); // 发送寄存器地址(数据缓存的起始地址为0X32)
	IIC_Wait_Ack(); 	 										  		   
 
 	IIC_Start(); // 重新启动
	IIC_Send_Byte(regaddress); // 发送读器件指令
	IIC_Wait_Ack();
	for(i=0;i<6;i++)
	{
		if(i==5)buf[i]=IIC_Read_Byte(0); // 读取一个字节,不继续再读,发送NACK  
		else buf[i]=IIC_Read_Byte(1);	// 读取一个字节,继续读,发送ACK 
 	}	        	   
  IIC_Stop();	// 产生一个停止条件
	*x=(short)(((u16)buf[1]<<8)+buf[0]); // 合成数据    
	*y=(short)(((u16)buf[3]<<8)+buf[2]); 	    
	*z=(short)(((u16)buf[5]<<8)+buf[4]); 
}
/**
  * @brief  ADXL345连读读取几次取平均值
  * @param  None
  * @retval None
  */
void ADXL345_read_average(short *x,short *y,short *z,u8 times)
{
	u8 i;
	short tx,ty,tz;
	*x=0;
	*y=0;
	*z=0;
	if(times)//读取次数不为0
	{
		for(i=0;i<times;i++)//连续读取times次
		{
			ADXL345_read_data(&tx,&ty,&tz);
			*x+=tx;
			*y+=ty;
			*z+=tz;
			delay_ms(5);
		}
		*x/=times;
		*y/=times;
		*z/=times;
	}
}
/**
  * @brief  ADXL345计算角度
  * @param  None
  * @retval None
  */
void get_angle(float *x_angle,float *y_angle,float *z_angle)
{
	short ax,ay,az;
	ADXL345_read_average(&ax,&ay,&az,10);
	*x_angle=atan(ax/sqrt((az*az+ay*ay)))*180/3.14;
	*y_angle=atan(ay/sqrt((ax*ax+az*az)))*180/3.14;
	*z_angle=atan(sqrt((ax*ax+ay*ay)/az))*180/3.14;
}

🎯 代码下载链接

https://download.csdn.net/download/qq_41954594/92122007

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接着依次进入 “设备调试” 页面，点击目标设备名称，即可进入设备信息界面。说明：参数0为MQTT客户端标识符，"4CKXOB24R41000000000"为MQTT客户端ID，"4CKXOB24R41000000000;此时发送数据：{"method":"report","clientToken":"123","params":{"temp":45}}进入设备详情页后，点击[设备云端日志]或[在线调试]模块，即可实时查看设备上报的属性数据。在产品列表找到已创建产品，点击产品名称，进入产品开发详情页。
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$oc/devices/6865fd3d94a9a05c336eb16e_TEST/sys/properties/report”发布消息，数据长度为61，发送数据{"services":[{"service_id":"Test","properties":{"temp":50}}]}添加完之后，在该界面点击新增属性，填写属性名称（如“温度”）、数据类型（int/float/string 等）、访问权限（可读/可写）、单位（℃）等，点击“确定”。点击“注册设备”，选择已创建的产品，填写设备名称等。
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