HMC5883 3轴磁阻测方位角

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// HMC5883 IIC测试程序

// 使用单片机STC89C52

// 晶振：12M

// 显示：串口输出，波特率4800

// 编译环境 Keil uVision3

// 参考宏晶网站24c04通信程序

// 时间：2012年11月27日

// 修改：Mr Lee

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#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时钟引脚定义

sbitSDA=P1^1; //IIC数据引脚定义

#defineSlaveAddress 0x3C //定义器件在IIC总线中的从地址

typedef unsigned char BYTE;

typedef unsigned short WORD;

BYTE BUF[8]; //接收数据缓存区

uchar ge,shi,bai,qian,wan; //显示变量

int dis_data; //变量

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); //单个写入数据

uchar Single_Read_HMC5883(uchar REG_Address); //单个读取内部寄存器数据

void Multiple_Read_HMC5883(); //连续的读取内部寄存器数据

//以下是模拟iic使用函数-------------

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; //取余运算

qian=temp_data/1000+0x30 ;

temp_data=temp_data%1000; //取余运算

bai=temp_data/100+0x30 ;

temp_data=temp_data%100; //取余运算

shi=temp_data/10+0x30 ;

temp_data=temp_data%10; //取余运算

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++)

{;}}

}

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

延时5微秒(STC90C52RC@12M)

不同的工作环境,需要调整此函数，注意时钟过快时需要修改

当改用1T的MCU时,请调整此延时函数

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

void Delay5us()

{

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

}

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

延时5毫秒(STC90C52RC@12M)

不同的工作环境,需要调整此函数

当改用1T的MCU时,请调整此延时函数

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

void Delay5ms()

{

WORD n = 560;

while (n--);

}

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

起始信号

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

void HMC5883_Start()

{

SDA = 1; //拉高数据线

SCL = 1; //拉高时钟线

Delay5us(); //延时

SDA = 0; //产生下降沿

Delay5us(); //延时

SCL = 0; //拉低时钟线

}

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

停止信号

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

void HMC5883_Stop()

{

SDA = 0; //拉低数据线

SCL = 1; //拉高时钟线

Delay5us(); //延时

SDA = 1; //产生上升沿

Delay5us(); //延时

}

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

发送应答信号

入口参数:ack (0:ACK 1:NAK)

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

void HMC5883_SendACK(bit ack)

{

SDA = ack; //写应答信号

SCL = 1; //拉高时钟线

Delay5us(); //延时

SCL = 0; //拉低时钟线

Delay5us(); //延时

}

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

接收应答信号

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

bit HMC5883_RecvACK()

{

SCL = 1; //拉高时钟线

Delay5us(); //延时

CY = SDA; //读应答信号

SCL = 0; //拉低时钟线

Delay5us(); //延时

return CY;

}

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

向IIC总线发送一个字节数据

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

void HMC5883_SendByte(BYTE dat)

{

BYTE i;

for (i=0; i<8; i++) //8位计数器

{

dat <<= 1; //移出数据的最高位

SDA = CY; //送数据口

SCL = 1; //拉高时钟线

Delay5us(); //延时

SCL = 0; //拉低时钟线

Delay5us(); //延时

}

HMC5883_RecvACK();

}

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

从IIC总线接收一个字节数据

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

BYTE HMC5883_RecvByte()

{

BYTE i;

BYTE dat = 0;

SDA = 1; //使能内部上拉,准备读取数据,

for (i=0; i<8; i++) //8位计数器

{

dat <<= 1;

SCL = 1; //拉高时钟线

Delay5us(); //延时

dat |= SDA; //读数据

SCL = 0; //拉低时钟线

Delay5us(); //延时

}

return dat;

}

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

void Single_Write_HMC5883(uchar REG_Address,uchar REG_data)

{

HMC5883_Start(); //起始信号

HMC5883_SendByte(SlaveAddress); //发送设备地址+写信号

HMC5883_SendByte(REG_Address); //内部寄存器地址，请参考中文pdf

HMC5883_SendByte(REG_data); //内部寄存器数据，请参考中文pdf

HMC5883_Stop(); //发送停止信号

}

//********单字节读取内部寄存器*************************

//为消除编译器警告，可将此函数注释掉

uchar Single_Read_HMC5883(uchar REG_Address)

{ uchar REG_data;

HMC5883_Start(); //起始信号

HMC5883_SendByte(SlaveAddress); //发送设备地址+写信号

HMC5883_SendByte(REG_Address); //发送存储单元地址，从0开始

HMC5883_Start(); //起始信号

HMC5883_SendByte(SlaveAddress+1); //发送设备地址+读信号

REG_data=HMC5883_RecvByte(); //读出寄存器数据

HMC5883_SendACK(1);

HMC5883_Stop(); //停止信号

return REG_data;

}

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

//连续读出HMC5883内部角度数据，地址范围0x3~0x5

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

void Multiple_read_HMC5883(void)

{ uchar i;

HMC5883_Start(); //起始信号

HMC5883_SendByte(SlaveAddress); //发送设备地址+写信号

HMC5883_SendByte(0x03); //发送存储单元地址，从0x32开始

HMC5883_Start(); //起始信号

HMC5883_SendByte(SlaveAddress+1); //发送设备地址+读信号

for (i=0; i<6; i++) //连续读取6个地址数据，存储中BUF

{

BUF[i] = HMC5883_RecvByte(); //BUF[0]存储0x32地址中的数据

if (i == 5)

{

HMC5883_SendACK(1); //最后一个数据需要回NOACK

}

else

{

HMC5883_SendACK(0); //回应ACK

}

HMC5883_Stop(); //停止信号

Delay5ms();

}

//初始化HMC5883，根据需要请参考pdf进行修改****

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位数据位，一位起始位和一位结束位

TR1=1; //

SCON=0x40; //串口通信控制寄存器模式一

}

void uart_putchar(unsigned char dat)

{

SBUF=dat; //把数据送给sbuf缓存器中

while(TI!=1);//发送标志位 TI如果发送了为1，没发送为0，没发送等待，到了退出循环

TI=0; //到了，TI清为0

}

void uart_printf(unsigned char *buff)

{

while(*buff)

uart_putchar(*buff++);

}

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//主程序********

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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) //循环

{

Multiple_Read_HMC5883(); //连续读出数据，存储在BUF中

//---------显示X轴

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); //计算数据和显示

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++); //延时

}

实物图：

串口输出图：

对于校准的含义其实很简单；就相当于把5883L的基准线转换到你所设备上的环境（Sensor所贴片的产品）；
目前我所见比较多的是，硬磁；修正offset的值方式如下(以X轴说明为例）：
第一步：是用需校准的sample平放，这样sensor会在各个轴采集到一个max 和min
把其这定义为Xmax（1）和Xmin(1),其它轴类似；同时将该数据作为初始化的值；
第二步：进行360degree旋转，会得到另外的Xmax(2)和Xmin(2);然后将Xmax（1）和Xmax（2）进行比较，从而选择Xmax＝Xmax（1）（while the Xmax（1）>Xmax（2））,Xmin也进行同样的比较；

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

该模块主要是考虑校正设备本身磁场的干扰，从而使测量数据更为准确。当然这只是对于要求精度不高的情况下进行设置的；但对于高精度的话，Honeywell 应该也会给你提供一些计算方式的，这你可以询问你买产品的地方，
     Offset其实就是一个补偿校准值，而对于补偿校准值的得出，就是通过我上一个贴所说的步骤来进行计算的；
    如果你能对每个轴都旋转360度的话，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一说，这两个值，是实际你在旋转过程中传感器所采集的数据，通过这样你就可以大概的计算出offset的值（这动作是在calibration时做），在得到offset的值后，后面你所测量的数据就用实际测量的减去offset，那才是你所测量环境的比较准确的磁场值.
    你可以通过设定5883L和你的MCU，“单一测量模式”确实只采集一个数据，但是“连续测量模式”就可以进行多个数据的采集，因此在calibration的时候，Honeywell datasheet上有进行说明，使用“连续测量模式”进行校准.
   5883水平放置，以Z轴为参考旋转轴，旋转360度。期间MCU不断采样X轴和Y轴数据，将得到的数据筛选出Xmax Xmin Ymax Ymin.
Xoffset=(Xmax+Xmin）/2
Yoffset=(Ymax+Ymin）/2