自制飞行仪表：基于 Arduino 与 MPU-6050 的姿态球与罗盘
所需组件与物料
- Arduino UNO（或任意 Arduino 开发板）× 1
- MPU-6050 六轴 IMU 传感器（3 轴陀螺仪 + 3 轴加速度计）× 1
- 公母杜邦线若干
所需软件
- Arduino IDE
- Processing IDE（用于 3D 可视化）
项目简介
本项目利用 MPU-6050 惯性测量单元（IMU）构建飞行模拟仪表，实时显示姿态球（人工地平仪）与罗盘，适合飞行模拟爱好者、惯性导航学习者及嵌入式开发者。
MPU-6050 简介
MPU-6050 集成 3 轴陀螺仪、3 轴加速度计 与片上 数字运动处理器 (DMP)，可执行复杂的 6 轴 MotionFusion 算法，输出融合后的姿态数据（Roll φ / Pitch θ / Yaw ψ），即 6DOF（六自由度）。原为智能手机、平板、穿戴设备设计，低功耗、低成本、高性能。
硬件接线
MPU-6050 通过 I2C 与 Arduino 通信：
| MPU-6050 | Arduino Uno |
|---|---|
| VCC | 5V (或 3.3V) |
| GND | GND |
| SCL | A5 |
| SDA | A4 |
| INT | D2 (可选，用于 DMP 中断) |
软件架构
- Arduino 端： 读取 MPU-6050 数据（推荐使用 DMP 固件输出四元数/欧拉角），通过串口发送至 PC。
- Processing 端： 接收串口数据，利用 3D 图形渲染姿态球与罗盘。
Processing IDE 与 Arduino IDE 界面高度相似，上手极快：
快速上手步骤
- 安装 Arduino IDE 与 Processing IDE。
- 安装 MPU-6050 相关库：Arduino Playground - MPU-6050（含 I2Cdevlib 与 DMP 示例）。
- 上传 Arduino 代码（见下方仓库）。
- 打开 Processing，加载可视化代码并运行（无需修改）。
- 确保 Processing 代码中串口号与波特率匹配 Arduino 设置。
演示效果
Processing 窗口将实时渲染 3D 姿态球（显示俯仰/滚转）与罗盘（显示偏航），随传感器移动流畅响应。
源代码仓库
Arduino 与 Processing 完整代码：
https://github.com/AritroMukherjee/FlightSimulatorCodes
进阶方向： 结合 GPS 模块实现航迹记录；移植至 ESP32 通过 WiFi 传输数据至手机/平板；添加气压计实现高度表功能。
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