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在这个Arduino项目中，通过陀螺传感器的钻井深度显示器和带有Arduino支持的7段显示器，来读取所需位置的深度。
概念：
指定钻孔深度时，用钻头刮擦表面，记下坐标，然后添加所需的钻孔深度，最后进行钻孔，直到达到该深度为止。为了防止钻孔过深，当到达孔深度时，会收到消息。
按钮功能：当按下它时，Arduino会将当前钻孔位置保存为停止值，并在以后到达时随时提醒。
钻头的轴具有SW17六角螺母。因此，只需一个3D打印的组件即可安转传感器，并可以将其插入六角螺母上。
所需组件：
原理图：
连接：
1、陀螺仪传感器通过I2C连接。因此，对于Nano，必须使用A5和A4。
2、7段模块：
连接7段模块时，可以使用任何数字引脚。使用Arduino草图设置引脚。
3、按钮：
可以自由选择按钮的输入引脚。该项目使用D9针。
4、电源供应：
对于电源，使用6节AA电池。在打开/关闭开关后，它们为整个系统供电。
5、套管：
使用Autodesk Fusion 360设计了机壳、使用Anycubic i3 Mega创建了3D打印。
代码：
/ *程序：rilling-depth.ino
*作者：托马斯·安吉尔斯基
*版本：2021 -03-20
*
* https://techpluscode.de/
* https://techpluscode.de/bohrtiefenanzeige-mit-gyro-sensor/
*
*此草图测量台式钻孔的钻孔深度
*使用GY-521陀螺仪传感器数据
*通过7段显示
查看深度
*
*来自electronicoobs.com的calc误差补偿的想法-谢谢！
*
* /
#include <Wire.h>
#include <math.h>
#include "LedControl.h"
#define MPU 0x68
char txt[8];
String s;
float currentPos,stopPos;
float rad_to_deg;
float AccX, AccY, AccZ;
float AccAngleX, AccAngleY;
float AccAngleErrorX, AccAngleErrorY;
float TotalAngleX, TotalAngleY;
float DrillingMachineAngle, delta;
//初始化LED ：引脚D12，引脚D11，引脚D10、1个模块
LedControl lc=LedControl(12,11,10,1);
void setup() {
//准备串行连接
//Serial.begin(9600）;
//开始值
stopPos=0.0;
currentPos=0.0;
rad_to_deg = 180/PI;
//准备GY-521传感器
//我们仅使用加速器数据
Wire.begin();
Wire.beginTransmission(MPU);
Wire.write(0x6B);
Wire.write(0x00); // wake up MPU
Wire.endTransmission(true);
//delay（1000）
Wire.beginTransmission(MPU);
Wire.write(0x1C); //注册 ACCEL_CONFIG
Wire.write(0x10); //设置00010000 来实习 +/- 8g 满量程范围
Wire.endTransmission(true);
//计算加速器数据错误
//进行100次测量
for(int a=0; a<100; a++) {
Wire.beginTransmission(MPU);
Wire.write(0x3B);
Wire.endTransmission(false);
Wire.requestFrom(MPU,6,true);
AccX=(Wire.read()<<8|Wire.read())/4096.0 ;
AccY=(Wire.read()<<8|Wire.read())/4096.0 ;
AccZ=(Wire.read()<<8|Wire.read())/4096.0 ;
AccAngleErrorX=AccAngleErrorX+((atan((AccY)/sqrt(pow((AccX),2)+pow((AccZ),2)))*rad_to_deg));
//AccAngleErrorY=AccAngleErrorY+((atan(-1*(AccX)/sqrt(pow((AccY),2)+pow((AccZ),2)))*rad_to_deg));
}
AccAngleErrorX=AccAngleErrorX/100;
//AccAngleErrorY=AccAngleErrorY/100;
//准备按钮：D9针
pinMode(9,INPUT_PULLUP);
//准备7段显示
lc.shutdown(0,false);
lc.setIntensity(0,8);
lc.clearDisplay(0);
}
void loop() {
Wire.beginTransmission(MPU);
Wire.write(0x3B);
Wire.endTransmission(false);
Wire.requestFrom(MPU,6,true);
AccX=(Wire.read()<<8|Wire.read())/4096.0;
AccY=(Wire.read()<<8|Wire.read())/4096.0;
AccZ=(Wire.read()<<8|Wire.read())/4096.0;
AccAngleX=(atan((AccY)/sqrt(pow((AccX),2)+pow((AccZ),2)))*rad_to_deg)-AccAngleErrorX;
//AccAngleY=(atan(-1*(AccX)/sqrt(pow((AccY),2)+pow((AccZ),2)))*rad_to_deg)-AccAngleErrorY;
//平均值
TotalAngleX=0.5*(TotalAngleX)+0.5*AccAngleX;
//TotalAngleY=0.5*(TotalAngleY)+0.5*AccAngleY;
//使用X，Y，Z的+/-将x角度计算为360，增量= 0;
if ((AccZ<0)) {
delta=180.0-TotalAngleX*2.0;
}
if ((AccZ>0)&&(AccY<0)) {
delta=360.0;
}
DrillingMachineAngle=TotalAngleX+delta;
//如果接近360，则显示效果更好0
if (DrillingMachineAngle>350) {DrillingMachineAngle=0;}
//计算钻孔深度
//最大钻孔深度：50 mm（在机器上测量）
//手轮最大角度：316（使用Serial.print数据测量）
currentPos=50.0/316.0*DrillingMachineAngle;
/*
Serial.print("X / X / Y / Z / E : BOHRTIEFE");
Serial.print(TotalAngleX);
Serial.print(" ");
Serial.print(AccX);
Serial.print(" ");
Serial.print(AccY);
Serial.print(" ");
Serial.print(AccZ);
Serial.print(" >> ");
Serial.print(DrillingMachineAngle);
Serial.print(" >> ");
Serial.print(currentPos);
Serial.println(" ");
*/
//按下按钮？
if (digitalRead(9)==LOW) {
//储存停止位置
stopPos=currentPos;
lc.setChar(0,3,'8',false);
lc.setChar(0,2,'8',false);
lc.setChar(0,1,'8',false);
lc.setChar(0,0,'8',false);
//Serial.println("按下按钮");
delay(1000);
}
if (stopPos>0) {
//到达停止位置?
if (currentPos>=stopPos) {
//是：在右侧显示STOP
lc.setChar(0,3,'5',false);
lc.setRow(0,2,B00001111);
lc.setChar(0,1,'0',false);
lc.setChar(0,0,'P',false);
} else {
//否：显示到停止位置的距离
dtostrf(stopPos-currentPos,4,1,txt);
s=' '+String(txt);
lc.setChar(0,0,s.charAt(s.length()-1),false);
lc.setChar(0,1,s.charAt(s.length()-3),true);
lc.setChar(0,2,s.charAt(s.length()-4),false);
lc.setChar(0,3,s.charAt(s.length()-5),false);
}
} else {
//不显示任何内容
lc.setChar(0,3,' ',false);
lc.setChar(0,2,' ',false);
lc.setChar(0,1,' ',false);
lc.setChar(0,0,' ',false);
}
//在左侧显示当前钻孔深度
//格式化为字符串
dtostrf(currentPos,4,1,txt);
s=' '+String(txt);
lc.setChar(0,4,s.charAt(s.length()-1),false);
lc.setChar(0,5,s.charAt(s.length()-3),true);
lc.setChar(0,6,s.charAt(s.length()-4),false);
lc.setChar(0,7,s.charAt(s.length()-5),false);
delay(200);
}
代码讲解：
1、使用LedControl.h库来控制7段显示。如未安装，则必须使用库管理器进行安装。
2、陀螺传感器通过I2C总线连接。通过Wire.h进行通信。
3、使用Led Control控制7段显示。
4、引脚进行初始化后，设置过程仅需要进行一些准备工作即可唤醒显示并调整强度。
5、在循环部分中，显示屏仅显示当前钻孔深度，如果已设置，则显示停止位置，显示为数字。
6、函数dtostrf将浮点数转换为字符数组。然后输入一个字符串，以在显示屏上按字符显示它。
当到达停止位置时，“ StOP”出现在显示屏上。可以使用setRow过程和适当的位模式B00001111生成小的“ t” 。
8、通过线库的功能读取陀螺传感器的功能。使用加速度计来确定角度位置。
9、当USB连接到Arduino IDE时，一切运行正常。拔下插头并连接到外部电源后，传感器未提供任何数据。它仅在Arduino复位后才能再次工作。经过长时间的搜索，解决方案是在唤醒传感器后安装等待时间。这使延迟（1000）在整个源代码中成为最重要的命令。
必须在开始时为传感器确定偏移值，否则值会波动。在设置部分中，测量100个值并将偏差平均。
X角度（度）使用以下公式计算：
AccAngleX = (atan ((AccY) / sqrt (pow ((AccX), 2) + pow ((AccZ), 2))) * rad_to_deg);
加速度传感器的值波动很大。因此，将当前计算的值与先前的值分别取50％的平均值。
TotalAngleX = 0.5 * TotalAngleX + 0.5 * AccAngleX;
传感器从-90°到+ 90°输出角度值。但是需要从0°到360°的角度才能转换成钻孔深度。
但是，对于该程序，查看传感器数据Z和Y是正还是负就足够了。并相应地转换角度。
通过Serial.print输出确定角度，并记下旋转角度的最大值。
当旋转角度为316°， 最大钻孔深度为50mm时，当前位置的计算方式：
currentPos=50.0/316.0*DrillingMachineAngle;
如果按下该按钮，则Arduino将保存当前的钻孔位置。显示屏上显示8888，短等待1秒。
如果设置了停止位置，则在右侧显示屏上会显示直到停止为止的剩余钻削深度。
组装：
陀螺仪传感器最好用热胶点固定。将连接电缆穿过盖子。这部分就是这样。
在第一个测试中，陀螺仪传感器必须首先对准。我是水平安装的。由于支架设计为可旋转的，因此可以轻松进行调整，直到显示屏上显示0.0。
测试：
传感器反应非常迅速，计算出的值与钻孔深度完全匹配。而且由于采用了大型LED显示屏，可读取准确的钻削深度。
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