如何制作数字指南针

第1步：所需零件

对于此项目，您将只需要一个Arduino开发板和一个MEMS磁力计即可测量地磁场。我将使用包含MC5883L 3轴磁力计的GY – 80分支板。

在继续执行该项目的源代码之前，如果您需要更多详细信息，请参见MEMS磁力计如何工作以及如何通过I2C通信连接和使用GY-80接线板，

第2步：Arduino源代码

我们首先需要做的是将草图上传到Arduino板，该板将读取来自磁力计的数据，并将其发送到Processing IDE。这是Arduino源代码：

/* Arduino Compass

*

* by Dejan Nedelkovski，

* www.HowToMechatronics.com

*

*/

#include //I2C Arduino Library

#define Magnetometer_mX0 0x03

#define Magnetometer_mX1 0x04

#define Magnetometer_mZ0 0x05

#define Magnetometer_mZ1 0x06

#define Magnetometer_mY0 0x07

#define Magnetometer_mY1 0x08

int mX0， mX1， mX_out;

int mY0， mY1， mY_out;

int mZ0， mZ1， mZ_out;

float heading， headingDegrees， headingFiltered， declination;

float Xm，Ym，Zm;

#define Magnetometer 0x1E //I2C 7bit address of HMC5883

void setup（）{

//Initialize Serial and I2C communications

Serial.begin（115200）;

Wire.begin（）;

delay（100）;

Wire.beginTransmission（Magnetometer）;

Wire.write（0x02）; // Select mode register

Wire.write（0x00）; // Continuous measurement mode

Wire.endTransmission（）;

}

void loop（）{

//---- X-Axis

Wire.beginTransmission（Magnetometer）; // transmit to device

Wire.write（Magnetometer_mX1）;

Wire.endTransmission（）;

Wire.requestFrom（Magnetometer，1）;

if（Wire.available（）《=1）

{

mX0 = Wire.read（）;

}

Wire.beginTransmission（Magnetometer）; // transmit to device

Wire.write（Magnetometer_mX0）;

Wire.endTransmission（）;

Wire.requestFrom（Magnetometer，1）;

if（Wire.available（）《=1）

{

mX1 = Wire.read（）;

}

//---- Y-Axis

Wire.beginTransmission（Magnetometer）; // transmit to device

Wire.write（Magnetometer_mY1）;

Wire.endTransmission（）;

Wire.requestFrom（Magnetometer，1）;

if（Wire.available（）《=1）

{

mY0 = Wire.read（）;

}

Wire.beginTransmission（Magnetometer）; // transmit to device

Wire.write（Magnetometer_mY0）;

Wire.endTransmission（）;

Wire.requestFrom（Magnetometer，1）;

if（Wire.available（）《=1）

{

mY1 = Wire.read（）;

}

//---- Z-Axis

Wire.beginTransmission（Magnetometer）; // transmit to device

Wire.write（Magnetometer_mZ1）;

Wire.endTransmission（）;

Wire.requestFrom（Magnetometer，1）;

if（Wire.available（）《=1）

{

mZ0 = Wire.read（）;

}

Wire.beginTransmission（Magnetometer）; // transmit to device

Wire.write（Magnetometer_mZ0）;

Wire.endTransmission（）;

Wire.requestFrom（Magnetometer，1）;

if（Wire.available（）《=1）

{

mZ1 = Wire.read（）;

}

//---- X-Axis

mX1=mX1《《8;

mX_out =mX0+mX1; // Raw data

// From the datasheet： 0.92 mG/digit

Xm = mX_out*0.00092; // Gauss unit

//* Earth magnetic field ranges from 0.25 to 0.65 Gauss， so these are the values that we need to get approximately.

//---- Y-Axis

mY1=mY1《《8;

mY_out =mY0+mY1;

Ym = mY_out*0.00092;

//---- Z-Axis

mZ1=mZ1《《8;

mZ_out =mZ0+mZ1;

Zm = mZ_out*0.00092;

// ==============================

//Calculating Heading

heading = atan2（Ym， Xm）;

// Correcting the heading with the declination angle depending on your location

// You can find your declination angle at： http://www.ngdc.noaa.gov/geomag-web/

// At my location it‘s 4.2 degrees =》 0.073 rad

declination = 0.073;

heading += declination;

// Correcting when signs are reveresed

if（heading 《0） heading += 2*PI;

// Correcting due to the addition of the declination angle

if（heading 》 2*PI）heading -= 2*PI;

headingDegrees = heading * 180/PI; // The heading in Degrees unit

// Smoothing the output angle / Low pass filter

headingFiltered = headingFiltered*0.85 + headingDegrees*0.15;

//Sending the heading value through the Serial Port to Processing IDE

Serial.println（headingFiltered）;

delay（50）;

}

步骤3：处理IDE源代码

在我们上传了之前的Arduino草图之后，我们需要将数据接收到Processing IDE中并绘制Digital Compass。指南针由背景图像，箭头的固定图像和指南针主体的旋转图像组成。因此，使用Arduino计算出的耳磁场的值将用来旋转罗盘。

以下是Processing IDE的源代码：

/* Arduino Compass

*

* by Dejan Nedelkovski，

* www.HowToMechatronics.com

*

*/

import processing.serial.*;

import java.awt.event.KeyEvent;

import java.io.IOException;

Serial myPort;

PImage imgCompass;

PImage imgCompassArrow;

PImage background;

String data=“”;

float heading;

void setup（） {

size （1920， 1080， P3D）;

smooth（）;

imgCompass = loadImage（“Compass.png”）;

imgCompassArrow = loadImage（“CompassArrow.png”）;

background = loadImage（“Background.png”）;

myPort = new Serial（this， “COM4”， 115200）; // starts the serial communication

myPort.bufferUntil（’ ‘）;

}

void draw（） {

image（background，0， 0）; // Loads the Background image

pushMatrix（）;

translate（width/2， height/2， 0）; // Translates the coordinate system into the center of the screen， so that the rotation happen right in the center

rotateZ（radians（-heading））; // Rotates the Compass around Z - Axis

image（imgCompass， -960， -540）; // Loads the Compass image and as the coordinate system is relocated we need need to set the image at -960x， -540y （half the screen size）

popMatrix（）; // Brings coordinate system is back to the original position 0，0，0

image（imgCompassArrow，0， 0）; // Loads the CompassArrow image which is not affected by the rotateZ（） function because of the popMatrix（） function

textSize（30）;

text（“Heading： ” + heading，40，40）; // Prints the value of the heading on the screen

delay（40）;

}

// starts reading data from the Serial Port

void serialEvent （Serial myPort） {

data = myPort.readStringUntil（’ ‘）;// reads the data from the Serial Port and puts it into the String variable “data”。

heading = float（data）; // Convering the the String value into Float value

}