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

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

#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_();

    _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();

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

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

    _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();

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

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

    _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();

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

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

    _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();

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

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

    _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();

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

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

    _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();

_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++);

}

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

//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