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Arduino學習3-Arduino連接HMC5883L三軸電子羅盤傳感器

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用途：測量地磁方向，測量物體靜止時候的方向，測量傳感器周圍磁力線的方向。注意，測量地磁時候容易受到周圍磁場影響，

主芯片HMC5883三軸磁阻傳感器特點（抄自網上）：
1，數字量輸出：I2C數字量輸出接口，設計使用非常方便。
2，尺寸小: 3x3x0.9mm LCC封裝，適合大規模量產使用。
3，精度高：1－2度，內置12位A/D,OFFSET, SET/RESET 電路，不會出現磁飽和現象，不會有累加誤差。
4，支持自動校準程序，簡化使用步驟，終端產品使用非常方便。
5，內置自測試電路，方便量產測試，無需增加額外昂貴的測試設備。
6，功耗低：供電電壓1.8V, 功耗睡眠模式-2.5uA 測量模式-0.6mA



連接方法：
只要連接VCC，GND，SDA，SCL四條線。Arduino GND -> HMC5883L GNDArduino 3.3V -> HMC5883L VCCArduino A4 (SDA) -> HMC5883L SDAArduino A5 (SCL) -> HMC5883L SCL

(注意，接線是A4，A5，不是D4,D5)



程序編寫：下載HMC5883L庫文件。下載地址： HMC5883L.zip (5.55 KB, 下載次數: 100) 主要程序預覽：
  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. }
復制代碼


解壓HMC5883L庫文件到arduino文件夾：arduino-0022libraries下面。編寫以下程序，下載下面測試程序到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);
}

打開Arduino串口監視器即可看到結果（X平面角度，Y平面角度，Z平面角度）：


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沙發
ID:114115 發表于 2016-4-14 02:54 | 只看該作者
最近實在太忙，就先單獨把我的八字校準程序貼上來。
其實很簡單，我沒去管Z軸，如果想要更高的精度，需要加一個加速度傳感器，我剛好沒有。

我的整個校準分2個子函數：calibRead() 和 calibration()

參照官方HMC5883L的程序先把該定義的變量定義好。
  1.     HMC5883L digicomp;
  2.      
  3.     float X_max = 0.0;  //X軸最大讀數
  4.     float X_min = 0.0;  //X軸最小讀數
  5.      
  6.     float Y_max = 0.0;  //Y軸最大讀數
  7.     float Y_min = 0.0;  //Y軸最小讀數
  8.      
  9.     float X_offset = 0.0;  //X軸偏移
  10.     float Y_offset = 0.0;  //Y軸偏移
  11.      
  12.     void calibRead() //指南針讀數
  13.     {
  14.             MagnetometerScaled scaled2 = digicomp.ReadScaledAxis();
  15.      
  16.             if (  (abs(scaled2.XAxis) < 500) && (abs(scaled2.YAxis) < 500) && (abs(scaled2.ZAxis) < 500)) //這行對于我很重要，能過濾掉很多干擾，增加校準的精度。
  17.             {  //下面幾行就是讀取到每個軸的最大值和最小值，然后算出相應的偏移量
  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);  // 定義轉彎方向，對于我的小車來說是左轉，逆時針方向
  33.             digitalWrite(motor2EnPin, 1);
  34.      
  35.             analogWrite(motor1, 80);  // 啟動馬達開始轉動
  36.             analogWrite(motor2, 80);
  37.      
  38.             while(i < 1000)  // 逆時針方向循環讀取XY軸每個方向的值，然后算出相應的偏移量
  39.             {  calibRead();
  40.                 delay(10);
  41.                 i++;
  42.             }
  43.      
  44.             i = 0;
  45.             digitalWrite(motor1EnPin, 1);  // 右轉小車，順時針方向
  46.             digitalWrite(motor2EnPin, 0);
  47.      
  48.             while(i < 1000)  // 再順時針方向方向旋轉測算偏移量
  49.             {  calibRead();
  50.                 delay(10);
  51.                 i++;
  52.             }
  53.      
  54.             analogWrite(motor1, 0);  // 停止小車，校準完成
  55.             analogWrite(motor2, 0);
  56.     }
  57.      
  58.     float readCompass()  //得到偏移了就可以讀數了
  59.     {
  60.             MagnetometerScaled scaled = digicomp.ReadScaledAxis();
  61.      
  62.             float heading = atan2(scaled.YAxis - Y_offset, scaled.XAxis - X_offset);  // 讀數的時候直接減掉偏移量就可以了
  63.      
  64.             //float declinationAngle = 36.36/1000.0;  [這幾行是考慮磁偏角的，除非真的是想
  65.             //heading = heading + declinationAngle;    找地理北極，不然對方向判斷用處不大]
  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.     }
復制代碼

嚴格來說這個傳感器讀出來的僅僅是三軸方向磁場強度而已，角度是算出來的。另外他對磁場感應很靈敏，周圍有金屬就會有干擾，拿塊金屬在他周圍轉轉就能看到讀數很大的變化，所以校準還是很有必要的。

手機的話因為畫8字能很快測得XY的偏移，所以方法就叫8字校準。小車的話因為可以旋轉，就沒必要真的去走8字，直接轉圈就可以了。這是我的理解。
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板凳
ID:114115 發表于 2016-4-14 02:54 | 只看該作者
上傳一個HMC5883L庫文件，放在C:\Program Files (x86)\Arduino\libraries就可運行，ARDUINO 1.0.6版本的三軸傳感器。代碼詳見1樓。

    HMC5883L新頭文件： HMC5883L.rar (5.14 KB, 下載次數: 41)
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地板
ID:114115 發表于 2016-4-14 02:55 | 只看該作者
焊接還是很簡單的，個人玩買個可調溫和恒溫的電烙鐵，最好60W的，升溫快，焊接前先將烙鐵頭附錫（其實一般新電烙鐵都需要先附錫，每次用完也要附錫防氧化），面板焊接點注意刷好助焊劑（可以用松香+酒精自己調，酒精要純度高的工業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腳和PCB板上），最后直接焊錫絲點烙鐵頭刷引腳（不要擔心連線，先讓焊錫全部下到引腳上，最后拿烙鐵刷一邊，焊錫會自己焊接到點，最好讓板子稍微傾斜，自上而下刷，這樣多余的錫會流到最下邊，然后拿烙鐵點掉就好了），最后用酒精棉擦洗焊點（將多余助焊劑洗掉），檢查焊點是否有連接，如果不確定用鑷子刮一刮就好了。（烙鐵使用要快點快提，這樣錫會自己成非常漂亮的形狀，不要長時間點焊點）

PCB板是不會附著焊錫的，所以不用擔心焊不好，其實很簡單，關鍵烙鐵要好，個人用我覺得黃花907調溫恒溫烙鐵就好，淘寶上很便宜，反正我自己用的就很不錯。。。。

最后，烙鐵頭要多買幾個不同樣式的，以應對不同焊點。。

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

另，最近發現一個HMC5883的問題，一并記這兒：最近買了幾片HMC5883L模塊，結果被坑了，賣家沒說不能用在5V系統，只說能5V供電，以為在MEGA2560上能用，結果讀數據有問題，一開始是讀出來不更新，每次復位更新一次數據，后來發現上拉電阻不是裝的PCB上印的4.7K，裝的是10K，換成4.7K后，可以連續讀數據，但讀一斷時間后就會死機，以為程序有問題，查來查去，后來發現以前買的模塊能正常讀，仔細比較兩個模塊，發現新買的模塊沒有電平轉換電路，以HMC5883L的IIc的1.8V電平直接接5V系統，不死才怪，所以5V系統買這個模塊一定要買GY-271型號，有兩個小6腳芯片的，一個是LDO，一個是雙MOS做電平轉換，只有一個LDO的模塊只能用在3.3V或1.8V系統。
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5#
ID:148138 發表于 2016-11-15 21:32 | 只看該作者
5893也出來了
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6#
ID:165193 發表于 2017-2-18 00:07 | 只看該作者
回復有黑幣嗎
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7#
ID:24730 發表于 2017-3-2 16:50 | 只看該作者
51黑有你更精彩
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8#
ID:1 發表于 2017-3-2 17:06 | 只看該作者

回復是沒有的 只能通過發布文件 管理員審核通過后 才會發放
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9#
ID:230088 發表于 2017-8-31 16:24 | 只看該作者
回復有黑幣么？
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10#
ID:326549 發表于 2019-5-30 15:51 | 只看該作者
fatal error: ../Wire/Wire.h: No such file or directory #include "../Wire/Wir
請問這是怎么回事
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11#
ID:514567 發表于 2019-6-7 12:00 | 只看該作者
很厲害
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