HMC5883 3軸磁阻測方位角

本文轉載自查看原文 2013-01-02 21:17 6344 兩輪自平衡小車

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// HMC5883 IIC測試程序

// 使用單片機STC89C52

// 晶振：12M

// 顯示：串口輸出，波特率 4800

// 編譯環境 Keil uVision3

// 參考宏晶網站24c04通信程序

// 時間：2012年11月27日

// 修改：Mr Lee

//****************************************

#include <REG51.H>

#include <math.h> //Keil library

#include <stdio.h> //Keil library

#include <INTRINS.H>

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

sbitSCL=P1^0; //IIC時鍾引腳定義

sbitSDA=P1^1; //IIC數據引腳定義

#defineSlaveAddress 0x3C //定義器件在IIC總線中的從地址

typedef unsigned char BYTE;

typedef unsigned short WORD;

BYTE BUF[8]; //接收數據緩存區

uchar ge,shi,bai,qian,wan; //顯示變量

int dis_data; //變量

void delay(unsigned int k);

void Init_HMC5883(void); //初始化5883

void conversion(uint temp_data);

void Single_Write_HMC5883(uchar REG_Address,uchar REG_data); //單個寫入數據

uchar Single_Read_HMC5883(uchar REG_Address); //單個讀取內部寄存器數據

void Multiple_Read_HMC5883(); //連續的讀取內部寄存器數據

//以下是模擬iic使用函數-------------

void Delay5us();

void Delay5ms();

void HMC5883_Start();

void HMC5883_Stop();

void HMC5883_SendACK(bit ack);

bit HMC5883_RecvACK();

void HMC5883_SendByte(BYTE dat);

BYTE HMC5883_RecvByte();

void HMC5883_ReadPage();

void HMC5883_WritePage();

//-----------------------------------

//*********************************************************

void conversion(uint temp_data)

{

wan=temp_data/10000+0x30 ;

temp_data=temp_data%10000; //取余運算

qian=temp_data/1000+0x30 ;

temp_data=temp_data%1000; //取余運算

bai=temp_data/100+0x30 ;

temp_data=temp_data%100; //取余運算

shi=temp_data/10+0x30 ;

temp_data=temp_data%10; //取余運算

ge=temp_data+0x30;

}

/*******************************/

void delay(unsigned int k)

{

unsigned int i,j;

for(i=0;i<k;i++)

{

for(j=0;j<121;j++)

{;}}

}

/**************************************

延時5微秒(STC90C52RC@12M)

不同的工作環境,需要調整此函數，注意時鍾過快時需要修改

當改用1T的MCU時,請調整此延時函數

**************************************/

void Delay5us()

{

_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();

}

/**************************************

延時5毫秒(STC90C52RC@12M)

不同的工作環境,需要調整此函數

當改用1T的MCU時,請調整此延時函數

**************************************/

void Delay5ms()

{

WORD n = 560;

while (n--);

}

/**************************************

起始信號

**************************************/

void HMC5883_Start()

{

SDA = 1; //拉高數據線

SCL = 1; //拉高時鍾線

Delay5us(); //延時

SDA = 0; //產生下降沿

Delay5us(); //延時

SCL = 0; //拉低時鍾線

}

/**************************************

停止信號

**************************************/

void HMC5883_Stop()

{

SDA = 0; //拉低數據線

SCL = 1; //拉高時鍾線

Delay5us(); //延時

SDA = 1; //產生上升沿

Delay5us(); //延時

}

/**************************************

發送應答信號

入口參數:ack (0:ACK 1:NAK)

**************************************/

void HMC5883_SendACK(bit ack)

{

SDA = ack; //寫應答信號

SCL = 1; //拉高時鍾線

Delay5us(); //延時

SCL = 0; //拉低時鍾線

Delay5us(); //延時

}

/**************************************

接收應答信號

**************************************/

bit HMC5883_RecvACK()

{

SCL = 1; //拉高時鍾線

Delay5us(); //延時

CY = SDA; //讀應答信號

SCL = 0; //拉低時鍾線

Delay5us(); //延時

return CY;

}

/**************************************

向IIC總線發送一個字節數據

**************************************/

void HMC5883_SendByte(BYTE dat)

{

BYTE i;

for (i=0; i<8; i++) //8位計數器

{

dat <<= 1; //移出數據的最高位

SDA = CY; //送數據口

SCL = 1; //拉高時鍾線

Delay5us(); //延時

SCL = 0; //拉低時鍾線

Delay5us(); //延時

}

HMC5883_RecvACK();

}

/**************************************

從IIC總線接收一個字節數據

**************************************/

BYTE HMC5883_RecvByte()

{

BYTE i;

BYTE dat = 0;

SDA = 1; //使能內部上拉,准備讀取數據,

for (i=0; i<8; i++) //8位計數器

{

dat <<= 1;

SCL = 1; //拉高時鍾線

Delay5us(); //延時

dat |= SDA; //讀數據

SCL = 0; //拉低時鍾線

Delay5us(); //延時

}

return dat;

}

//***************************************************

void Single_Write_HMC5883(uchar REG_Address,uchar REG_data)

{

HMC5883_Start(); //起始信號

HMC5883_SendByte(SlaveAddress); //發送設備地址+寫信號

HMC5883_SendByte(REG_Address); //內部寄存器地址，請參考中文pdf

HMC5883_SendByte(REG_data); //內部寄存器數據，請參考中文pdf

HMC5883_Stop(); //發送停止信號

}

//********單字節讀取內部寄存器*************************

//為消除編譯器警告，可將此函數注釋掉

uchar Single_Read_HMC5883(uchar REG_Address)

{ uchar REG_data;

HMC5883_Start(); //起始信號

HMC5883_SendByte(SlaveAddress); //發送設備地址+寫信號

HMC5883_SendByte(REG_Address); //發送存儲單元地址，從0開始

HMC5883_Start(); //起始信號

HMC5883_SendByte(SlaveAddress+1); //發送設備地址+讀信號

REG_data=HMC5883_RecvByte(); //讀出寄存器數據

HMC5883_SendACK(1);

HMC5883_Stop(); //停止信號

return REG_data;

}

//******************************************************

//連續讀出HMC5883內部角度數據，地址范圍0x3~0x5

//******************************************************

void Multiple_read_HMC5883(void)

{ uchar i;

HMC5883_Start(); //起始信號

HMC5883_SendByte(SlaveAddress); //發送設備地址+寫信號

HMC5883_SendByte(0x03); //發送存儲單元地址，從0x32開始

HMC5883_Start(); //起始信號

HMC5883_SendByte(SlaveAddress+1); //發送設備地址+讀信號

for (i=0; i<6; i++) //連續讀取6個地址數據，存儲中BUF

{

BUF[i] = HMC5883_RecvByte(); //BUF[0]存儲0x32地址中的數據

if (i == 5)

{

HMC5883_SendACK(1); //最后一個數據需要回NOACK

}

else

{

HMC5883_SendACK(0); //回應ACK

}

HMC5883_Stop(); //停止信號

Delay5ms();

}

//初始化HMC5883，根據需要請參考pdf進行修改****

void Init_HMC5883()

{

Single_Write_HMC5883(0x02,0x00); //

}

void uart_init()

{

TMOD=0x20; //TMOD＝0

TH1=0xf3; //12MHZ ，BPS：4800，N，8，1,0xf3=243

TL1=0xf3;

PCON=0x80; //方式一,8位數據位，一位起始位和一位結束位

TR1=1; //

SCON=0x40; //串口通信控制寄存器模式一

}

void uart_putchar(unsigned char dat)

{

SBUF=dat; //把數據送給sbuf緩存器中

while(TI!=1);//發送標志位 TI如果發送了為1，沒發送為0，沒發送等待，到了退出循環

TI=0; //到了，TI清為0

}

void uart_printf(unsigned char *buff)

{

while(*buff)

uart_putchar(*buff++);

}

//*********************************************************

//主程序********

//*********************************************************

void main()

{ // bit sign_bit;

unsigned int i;

int x,y,z;

double angle;

unsigned char str[5];

#ifdef XYZ

unsigned char str_tmp[2];

#endif

delay(500);

uart_init();

Init_HMC5883();

while(1) //循環

{

Multiple_Read_HMC5883(); //連續讀出數據，存儲在BUF中

//---------顯示X軸

x=BUF[0] << 8 | BUF[1]; //Combine MSB and LSB of X Data output register

z=BUF[2] << 8 | BUF[3]; //Combine MSB and LSB of Z Data output register

y=BUF[4] << 8 | BUF[5]; //Combine MSB and LSB of Y Data output register

angle= atan2((double)y,(double)x) * (180 / 3.14159265) + 180; // angle in degrees

angle*=10;

conversion(angle); //計算數據和顯示

str[0]=qian;

str[1]=bai;

str[2]=shi;

str[3]='.';

str[4]=ge;

uart_printf("angle is:");

uart_printf(str);

uart_printf(" ");

#ifdef XYZ

uart_printf("x is:");

str_tmp[0]=x/10+'0';

str_tmp[1]=x%10+'0';

uart_printf(str_tmp);

uart_printf(" ");

uart_printf("y is:");

str_tmp[0]=y/10+'0';

str_tmp[1]=y%10+'0';

uart_printf(str_tmp);

uart_printf(" ");

uart_printf("z is:");

str_tmp[0]=z/10+'0';

str_tmp[1]=z%10+'0';

uart_printf(str_tmp);

//uart_printf(" ");

#endif

uart_printf("\r\n");

for (i=0;i<10000;i++); //延時

}

實物圖：

串口輸出圖：

對於校准的含義其實很簡單；就相當於把5883L的基准線轉換到你所設備上的環境（Sensor所貼片的產品）；
目前我所見比較多的是，硬磁；修正offset的值方式如下(以X軸說明為例）：
第一步：是用需校准的sample平放，這樣sensor會在各個軸采集到一個max 和min
把其這定義為Xmax（1）和Xmin(1),其它軸類似；同時將該數據作為初始化的值；
第二步：進行360degree旋轉，會得到另外的Xmax(2)和Xmin(2);然后將Xmax（1）和Xmax（2）進行比較，從而選擇Xmax＝Xmax（1）（while the Xmax（1）>Xmax（2））,Xmin也進行同樣的比較；

Last:then the Xoffset：Xoffset=(Xmax(1)+Xmin（1））/2；

該模塊主要是考慮校正設備本身磁場的干擾，從而使測量數據更為准確。當然這只是對於要求精度不高的情況下進行設置的；但對於高精度的話，Honeywell 應該也會給你提供一些計算方式的，這你可以詢問你買產品的地方，
     Offset其實就是一個補償校准值，而對於補償校准值的得出，就是通過我上一個貼所說的步驟來進行計算的；
    如果你能對每個軸都旋轉360度的話，效果更好；而你提高的Max和Min，不是平均后的值，如果平均后那就不存在Max和Min一說，這兩個值，是實際你在旋轉過程中傳感器所采集的數據，通過這樣你就可以大概的計算出offset的值（這動作是在calibration時做），在得到offset的值后，后面你所測量的數據就用實際測量的減去offset，那才是你所測量環境的比較准確的磁場值.
    你可以通過設定5883L和你的MCU，“單一測量模式”確實只采集一個數據，但是“連續測量模式”就可以進行多個數據的采集，因此在calibration的時候，Honeywell datasheet上有進行說明，使用“連續測量模式”進行校准.
   5883水平放置，以Z軸為參考旋轉軸，旋轉360度。期間MCU不斷采樣X軸和Y軸數據，將得到的數據篩選出Xmax Xmin Ymax Ymin.
Xoffset=(Xmax+Xmin）/2
Yoffset=(Ymax+Ymin）/2

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