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Arduino学习3-Arduino连接HMC5883L三轴电子罗盘传感器

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楼主
ID:114115 发表于 2016-4-14 02:52 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
用途：测量地磁方向，测量物体静止时候的方向，测量传感器周围磁力线的方向。注意，测量地磁时候容易受到周围磁场影响，

主芯片HMC5883三轴磁阻传感器特点（抄自网上）：
1，数字量输出：I2C数字量输出接口，设计使用非常方便。
2，尺寸小: 3x3x0.9mm LCC封装，适合大规模量产使用。
3，精度高：1－2度，内置12位A/D,OFFSET, SET/RESET 电路，不会出现磁饱和现象，不会有累加误差。
4，支持自动校准程序，简化使用步骤，终端产品使用非常方便。
5，内置自测试电路，方便量产测试，无需增加额外昂贵的测试设备。
6，功耗低：供电电压1.8V, 功耗睡眠模式-2.5uA 测量模式-0.6mA



连接方法：
只要连接VCC，GND，SDA，SCL四条线。Arduino GND -> HMC5883L GNDArduino 3.3V -> HMC5883L VCCArduino A4 (SDA) -> HMC5883L SDAArduino A5 (SCL) -> HMC5883L SCL

(注意，接线是A4，A5，不是D4,D5)



程序编写：下载HMC5883L库文件。下载地址： HMC5883L.zip (5.55 KB, 下载次数: 100) 主要程序预览：
  1. /*
  2. HMC5883L.cpp - Class file for the HMC5883L Triple Axis Magnetometer Arduino Library.
  3. Copyright (C) 2011 Love Electronics (loveelectronics.co.uk)

  5. This program is free software: you can redistribute it and/or modify
  6. it under the terms of the version 3 GNU General Public License as
  7. published by the Free Software Foundation.

  9. This program is distributed in the hope that it will be useful,
  10. but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11. MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  12. GNU General Public License for more details.

  14. You should have received a copy of the GNU General Public License
  15. along with this program.  If not, see .

  17. WARNING: THE HMC5883L IS NOT IDENTICAL TO THE HMC5883!

  19. */

  21. #include  
  22. #include "HMC5883L.h"

  24. HMC5883L::HMC5883L()
  25. {
  26.   m_Scale = 1;
  27. }

  29. MagnetometerRaw HMC5883L::ReadRawAxis()
  30. {
  31.   uint8_t* buffer = Read(DataRegisterBegin, 6);
  32.   MagnetometerRaw raw = MagnetometerRaw();
  33.   raw.XAxis = (buffer[0] << 8) | buffer[1];
  34.   raw.ZAxis = (buffer[2] << 8) | buffer[3];
  35.   raw.YAxis = (buffer[4] << 8) | buffer[5];
  36.   return raw;
  37. }

  39. MagnetometerScaled HMC5883L::ReadScaledAxis()
  40. {
  41.   MagnetometerRaw raw = ReadRawAxis();
  42.   MagnetometerScaled scaled = MagnetometerScaled();
  43.   scaled.XAxis = raw.XAxis * m_Scale;
  44.   scaled.ZAxis = raw.ZAxis * m_Scale;
  45.   scaled.YAxis = raw.YAxis * m_Scale;
  46.   return scaled;
  47. }

  49. int HMC5883L::SetScale(float gauss)
  50. {
  51.         uint8_t regValue = 0x00;
  52.         if(gauss == 0.88)
  53.         {
  54.                 regValue = 0x00;
  55.                 m_Scale = 0.73;
  56.         }
  57.         else if(gauss == 1.3)
  58.         {
  59.                 regValue = 0x01;
  60.                 m_Scale = 0.92;
  61.         }
  62.         else if(gauss == 1.9)
  63.         {
  64.                 regValue = 0x02;
  65.                 m_Scale = 1.22;
  66.         }
  67.         else if(gauss == 2.5)
  68.         {
  69.                 regValue = 0x03;
  70.                 m_Scale = 1.52;
  71.         }
  72.         else if(gauss == 4.0)
  73.         {
  74.                 regValue = 0x04;
  75.                 m_Scale = 2.27;
  76.         }
  77.         else if(gauss == 4.7)
  78.         {
  79.                 regValue = 0x05;
  80.                 m_Scale = 2.56;
  81.         }
  82.         else if(gauss == 5.6)
  83.         {
  84.                 regValue = 0x06;
  85.                 m_Scale = 3.03;
  86.         }
  87.         else if(gauss == 8.1)
  88.         {
  89.                 regValue = 0x07;
  90.                 m_Scale = 4.35;
  91.         }
  92.         else
  93.                 return ErrorCode_1_Num;
  94.         
  95.         // Setting is in the top 3 bits of the register.
  96.         regValue = regValue << 5;
  97.         Write(ConfigurationRegisterB, regValue);
  98. }

  100. int HMC5883L::SetMeasurementMode(uint8_t mode)
  101. {
  102.         Write(ModeRegister, mode);
  103. }

  105. void HMC5883L::Write(int address, int data)
  106. {
  107.   Wire.beginTransmission(HMC5883L_Address);
  108.   Wire.send(address);
  109.   Wire.send(data);
  110.   Wire.endTransmission();
  111. }

  113. uint8_t* HMC5883L::Read(int address, int length)
  114. {
  115.   Wire.beginTransmission(HMC5883L_Address);
  116.   Wire.send(address);
  117.   Wire.endTransmission();
  118.   
  119.   Wire.beginTransmission(HMC5883L_Address);
  120.   Wire.requestFrom(HMC5883L_Address, length);

  122.   uint8_t buffer[length];
  123.   if(Wire.available() == length)
  124.   {
  125.           for(uint8_t i = 0; i < length; i++)
  126.           {
  127.                   buffer[i] = Wire.receive();
  128.           }
  129.   }
  130.   Wire.endTransmission();

  132.   return buffer;
  133. }

  135. char* HMC5883L::GetErrorText(int errorCode)
  136. {
  137.         if(ErrorCode_1_Num == 1)
  138.                 return ErrorCode_1;
  139.         
  140.         return "Error not defined.";
  141. }
复制代码


解压HMC5883L库文件到arduino文件夹：arduino-0022libraries下面。编写以下程序，下载下面测试程序到arduino：
#include <Wire.h>
#include <HMC5883L.h>
HMC5883L compass;
void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  Wire.begin();
  compass = HMC5883L();
  compass.SetScale(1.3);
  compass.SetMeasurementMode(Measurement_Continuous);
}
void loop()
{
  MagnetometerRaw raw = compass.ReadRawAxis();
  MagnetometerScaled scaled = compass.ReadScaledAxis();
  float xHeading = atan2(scaled.YAxis, scaled.XAxis);
  float yHeading = atan2(scaled.ZAxis, scaled.XAxis);
  float zHeading = atan2(scaled.ZAxis, scaled.YAxis);
  if(xHeading < 0) xHeading += 2*PI;
  if(xHeading > 2*PI) xHeading -= 2*PI;
  if(yHeading < 0) yHeading += 2*PI;
  if(yHeading > 2*PI) yHeading -= 2*PI;
  if(zHeading < 0) zHeading += 2*PI;
  if(zHeading > 2*PI) zHeading -= 2*PI;
  float xDegrees = xHeading * 180/M_PI;
  float yDegrees = yHeading * 180/M_PI;
  float zDegrees = zHeading * 180/M_PI;
  Serial.print(xDegrees);
  Serial.print(",");
  Serial.print(yDegrees);
  Serial.print(",");
  Serial.print(zDegrees);
  Serial.println(";");
  delay(100);
}

打开Arduino串口监视器即可看到结果（X平面角度，Y平面角度，Z平面角度）：


电子罗盘, 传感器
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沙发
ID:114115 发表于 2016-4-14 02:54 | 只看该作者
最近实在太忙，就先单独把我的八字校准程序贴上来。
其实很简单，我没去管Z轴，如果想要更高的精度，需要加一个加速度传感器，我刚好没有。

我的整个校准分2个子函数：calibRead() 和 calibration()

参照官方HMC5883L的程序先把该定义的变量定义好。
  1.     HMC5883L digicomp;
  2.      
  3.     float X_max = 0.0;  //X轴最大读数
  4.     float X_min = 0.0;  //X轴最小读数
  5.      
  6.     float Y_max = 0.0;  //Y轴最大读数
  7.     float Y_min = 0.0;  //Y轴最小读数
  8.      
  9.     float X_offset = 0.0;  //X轴偏移
  10.     float Y_offset = 0.0;  //Y轴偏移
  11.      
  12.     void calibRead() //指南针读数
  13.     {
  14.             MagnetometerScaled scaled2 = digicomp.ReadScaledAxis();
  15.      
  16.             if (  (abs(scaled2.XAxis) < 500) && (abs(scaled2.YAxis) < 500) && (abs(scaled2.ZAxis) < 500)) //这行对于我很重要，能过滤掉很多干扰，增加校准的精度。
  17.             {  //下面几行就是读取到每个轴的最大值和最小值，然后算出相应的偏移量
  18.                 if(scaled2.XAxis > X_max) {X_max = scaled2.XAxis;}
  19.                 if(scaled2.YAxis > Y_max) {Y_max = scaled2.YAxis;}
  20.      
  21.                 if(scaled2.XAxis < X_min) {X_min = scaled2.XAxis;}
  22.                 if(scaled2.YAxis < Y_min) {Y_min = scaled2.YAxis;}
  23.      
  24.                 X_offset = (X_max + X_min) / 2.0;
  25.                 Y_offset = (Y_max + Y_min) / 2.0;
  26.             }
  27.     }
  28.      
  29.     void calibration()
  30.     {
  31.             int i = 0;
  32.             digitalWrite(motor1EnPin, 0);  // 定义转弯方向，对于我的小车来说是左转，逆时针方向
  33.             digitalWrite(motor2EnPin, 1);
  34.      
  35.             analogWrite(motor1, 80);  // 启动马达开始转动
  36.             analogWrite(motor2, 80);
  37.      
  38.             while(i < 1000)  // 逆时针方向循环读取XY轴每个方向的值，然后算出相应的偏移量
  39.             {  calibRead();
  40.                 delay(10);
  41.                 i++;
  42.             }
  43.      
  44.             i = 0;
  45.             digitalWrite(motor1EnPin, 1);  // 右转小车，顺时针方向
  46.             digitalWrite(motor2EnPin, 0);
  47.      
  48.             while(i < 1000)  // 再顺时针方向方向旋转测算偏移量
  49.             {  calibRead();
  50.                 delay(10);
  51.                 i++;
  52.             }
  53.      
  54.             analogWrite(motor1, 0);  // 停止小车，校准完成
  55.             analogWrite(motor2, 0);
  56.     }
  57.      
  58.     float readCompass()  //得到偏移了就可以读数了
  59.     {
  60.             MagnetometerScaled scaled = digicomp.ReadScaledAxis();
  61.      
  62.             float heading = atan2(scaled.YAxis - Y_offset, scaled.XAxis - X_offset);  // 读数的时候直接减掉偏移量就可以了
  63.      
  64.             //float declinationAngle = 36.36/1000.0;  [这几行是考虑磁偏角的，除非真的是想
  65.             //heading = heading + declinationAngle;    找地理北极，不然对方向判断用处不大]
  66.      
  67.             if(heading < 0)  heading += 2*PI;
  68.             if(heading > 2*PI)  heading -= 2*PI;
  69.      
  70.             float headingDegrees = heading * 180/M_PI;
  71.      
  72.             return headingDegrees;
  73.     }
复制代码

严格来说这个传感器读出来的仅仅是三轴方向磁场强度而已，角度是算出来的。另外他对磁场感应很灵敏，周围有金属就会有干扰，拿块金属在他周围转转就能看到读数很大的变化，所以校准还是很有必要的。

手机的话因为画8字能很快测得XY的偏移，所以方法就叫8字校准。小车的话因为可以旋转，就没必要真的去走8字，直接转圈就可以了。这是我的理解。
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板凳
ID:114115 发表于 2016-4-14 02:54 | 只看该作者
上传一个HMC5883L库文件，放在C:\Program Files (x86)\Arduino\libraries就可运行，ARDUINO 1.0.6版本的三轴传感器。代码详见1楼。

    HMC5883L新头文件： HMC5883L.rar (5.14 KB, 下载次数: 41)
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地板
ID:114115 发表于 2016-4-14 02:55 | 只看该作者
焊接还是很简单的，个人玩买个可调温和恒温的电烙铁，最好60W的，升温快，焊接前先将烙铁头附锡（其实一般新电烙铁都需要先附锡，每次用完也要附锡防氧化），面板焊接点注意刷好助焊剂（可以用松香+酒精自己调，酒精要纯度高的工业酒精大概酒精和松香1：0.2就差不多了，然后刷到要焊接的引脚和PCB板上），最后直接焊锡丝点烙铁头刷引脚（不要担心连线，先让焊锡全部下到引脚上，最后拿烙铁刷一边，焊锡会自己焊接到点，最好让板子稍微倾斜，自上而下刷，这样多余的锡会流到最下边，然后拿烙铁点掉就好了），最后用酒精棉擦洗焊点（将多余助焊剂洗掉），检查焊点是否有连接，如果不确定用镊子刮一刮就好了。（烙铁使用要快点快提，这样锡会自己成非常漂亮的形状，不要长时间点焊点）

PCB板是不会附着焊锡的，所以不用担心焊不好，其实很简单，关键烙铁要好，个人用我觉得黄花907调温恒温烙铁就好，淘宝上很便宜，反正我自己用的就很不错。。。。

最后，烙铁头要多买几个不同样式的，以应对不同焊点。。

------------------------

另，最近发现一个HMC5883的问题，一并记这儿：最近买了几片HMC5883L模块，结果被坑了，卖家没说不能用在5V系统，只说能5V供电，以为在MEGA2560上能用，结果读数据有问题，一开始是读出来不更新，每次复位更新一次数据，后来发现上拉电阻不是装的PCB上印的4.7K，装的是10K，换成4.7K后，可以连续读数据，但读一断时间后就会死机，以为程序有问题，查来查去，后来发现以前买的模块能正常读，仔细比较两个模块，发现新买的模块没有电平转换电路，以HMC5883L的IIc的1.8V电平直接接5V系统，不死才怪，所以5V系统买这个模块一定要买GY-271型号，有两个小6脚芯片的，一个是LDO，一个是双MOS做电平转换，只有一个LDO的模块只能用在3.3V或1.8V系统。
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5#
ID:148138 发表于 2016-11-15 21:32 | 只看该作者
5893也出来了
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6#
ID:165193 发表于 2017-2-18 00:07 | 只看该作者
回复有黑币吗
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7#
ID:24730 发表于 2017-3-2 16:50 | 只看该作者
51黑有你更精彩
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8#
ID:1 发表于 2017-3-2 17:06 | 只看该作者
machangan 发表于 2017-2-18 00:07
回复有黑币吗

回复是没有的 只能通过发布文件 管理员审核通过后 才会发放
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9#
ID:230088 发表于 2017-8-31 16:24 | 只看该作者
回复有黑币么？
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10#
ID:326549 发表于 2019-5-30 15:51 | 只看该作者
fatal error: ../Wire/Wire.h: No such file or directory #include "../Wire/Wir
请问这是怎么回事
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11#
ID:514567 发表于 2019-6-7 12:00 | 只看该作者
很厉害
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