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    使用Arduino构建指南针

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    概述

    需要的元件

    • Arduino UNO

    • HM5883L磁传感器

    • LCD1602显示屏

      part-00726-2604

    • 杜邦线

    • 面包板

    • Arduino IDE

    原理及流程

    介绍

    有人用机器人技术开发项目，而最大的问题之一是确定他们的导航方向。换句话说，机器人在环境中移动，但是系统不知道其确切方向，这暗示了其需要导航过程。

    作为解决方案，许多人采用GPS设备来协助确定方向。但是，由于其商业财务价值，该项目变得更加昂贵，并且无法使用它仅确定导航方向。

    在这种情况下，理想的是使用磁力计传感器。它具有从项目的低财务投资中确定指导方向的能力。这样，你将能够确定机器人的导航方向。

    在本文中，你将学习如何使用Arduino构建自己的数字指南针。通过它，你将能够了解HMC5883L传感器的完整操作，并检测其方向。

    此外，你还将学习如何构建自己的电子罗盘并与Arduino一起使用。下图显示了数字指南针的印刷电路板。

    bussola_pq9VlFshg8

    数字罗盘的印刷电路板。

    因此，在本文结尾，你将学到以下几点：

    • 用Arduino创建数字罗盘;
    • HMC5883L传感器的操作；
    • 用Arduino创建Compass印刷电路板;
    • 使用Arduino赢得Compass印刷电路板文件。

    项目发展

    该项目将分为三个重要阶段：指南针印刷电路板的构造，带有HMC5883L传感器的Arduino电路以及Arduino的代码，以控制印刷电路板上的数字指南针。

    首先，我们将介绍数字罗盘电路的结构。接下来，我们将介绍Arduino和HMC5883L磁力计传感器的电路结构。

    最后，我们将提供一个基本程序来控制印刷电路板上的数字罗盘。

    1.数字指南针印刷电路板的开发

    要开始开发数字罗盘的印刷电路板，必须开发具有8个LED和9针公连接器的电路。

    每个LED代表罗盘玫瑰的特定方向。该电路如下图所示。

    schematic_bussolaarduino_sheet_1_20200131160012_2DtsD9AqFA

    数字罗盘的电子原理图。

    电子原理图构建完成后，便开发了电子板。PCB设计如下图所示。

    pcb_pcb_2020-01-24_09_58_51_20200131162156_cO5S9bUW6b

    数字罗盘的印刷电路板。

    完成电子板项目的构建后，我们可以在下图看到其结构。

    rosa2_x04i0FDb9K

    罗盘PCB

    现在，我将向你展示如何使用Arduino和HMC5883L传感器构建电路。通过该电路，我们将能够检测机器人的方向，然后激活罗盘玫瑰的特定LED 。

    2.使用HMC5883L传感器进行Arduino的电路开发

    在下面的电路中，我们介绍了与HMC5883L传感器连接的Arduino Nano 。

    所述HMC5883L传感器负责从北检测方向南，然后阿尔杜伊诺将接收和处理这些信息。

    从那里，Arduino将触发D2到D9的输出之一。这些输出将连接到步骤1中开发的板。

    因此，每个LED将代表一个特定的方向。电子原理图如下图所示。

    bussola_bb_WKPRbYrMZW

    Arduino和传感器HMC5883L的电子原理图。

    现在，我们将介绍上述项目的编程。

    3. Arduino编程项目

    首先，我们介绍项目编程的完整逻辑。

    #include <Wire.h> //Biblioteca de Comunicacao I2C
#include <MechaQMC5883.h> //Biblioteca do Sensor QMC5883 - Modulo GY-273

MechaQMC5883 bussola; //Criacao do objeto para o sensor

int x = 0, y = 0, z = 0;
int angulo = 0;

void setup()
{
    Wire.begin(); //Inicializacao da Comunicacao I2C
    Serial.begin(9600); //Inicializacao da comunicacao Serial
    bussola.init(); //Inicializando o Sensor QMC5883
    for(byte pino = 2; pino <= 9; pino++)
    {
     pinMode(pino, OUTPUT);
    }
}

void loop()
{

  bussola.read(&x,&y,&z); //Obter o valor dos eixos X, Y e Z do Sensor
  angulo = atan2(x, y)/0.0174532925; //Calculo do angulo usando os eixos X e Y atraves     da formula

//Ajuste do angulo entre 0 e 360 graus
if(angulo < 0)
angulo+=360;
angulo = 360-angulo;

Serial.println(angulo); //Imprime o valor do angulo na Serial do Arduino
//Apresentando o sentido com base no angulo encontrado

if (angulo > 338 || angulo < 22)
{
digitalWrite(2, HIGH);
digitalWrite(3, LOW);
digitalWrite(4, LOW);
digitalWrite(5, LOW);
digitalWrite(6, LOW);
digitalWrite(7, LOW);
digitalWrite(8, LOW);
digitalWrite(9, LOW);
Serial.println("Norte");
}

if (angulo > 22 && angulo < 68)
{
digitalWrite(2, LOW);
digitalWrite(3, HIGH);
digitalWrite(4, LOW);
digitalWrite(5, LOW);
digitalWrite(6, LOW);
digitalWrite(7, LOW);
digitalWrite(8, LOW);
digitalWrite(9, LOW);
Serial.println("Nordeste");
}

if (angulo > 68 && angulo < 113)
{
digitalWrite(2, LOW);
digitalWrite(3, LOW);
digitalWrite(4, HIGH);
digitalWrite(5, LOW);
digitalWrite(6, LOW);
digitalWrite(7, LOW);
digitalWrite(8, LOW);
digitalWrite(9, LOW);
Serial.println("Leste");
}

if (angulo > 113 && angulo < 158)
{
digitalWrite(2, LOW);
digitalWrite(3, LOW);
digitalWrite(4, LOW);
digitalWrite(5, HIGH);
digitalWrite(6, LOW);
digitalWrite(7, LOW);
digitalWrite(8, LOW);
digitalWrite(9, LOW);
Serial.println("Suldeste");
}

if (angulo > 158 && angulo < 203)
{
digitalWrite(2, LOW);
digitalWrite(3, LOW);
digitalWrite(4, LOW);
digitalWrite(5, LOW);
digitalWrite(6, HIGH);
digitalWrite(7, LOW);
digitalWrite(8, LOW);
digitalWrite(9, LOW);
Serial.println("Sul");
}

if (angulo > 203 && angulo < 248)
{
digitalWrite(2, LOW);
digitalWrite(3, LOW);
digitalWrite(4, LOW);
digitalWrite(5, LOW);
digitalWrite(6, LOW);
digitalWrite(7, HIGH);
digitalWrite(8, LOW);
digitalWrite(9, LOW);
Serial.println("Suldoste");
}

if (angulo > 248 && angulo < 293)
{
digitalWrite(2, LOW);
digitalWrite(3, LOW);
digitalWrite(4, LOW);
digitalWrite(5, LOW);
digitalWrite(6, LOW);
digitalWrite(7, LOW);
digitalWrite(8, HIGH);
digitalWrite(9, LOW);
Serial.println("Oeste");
}

if (angulo > 293 && angulo < 338)
{
digitalWrite(2, LOW);
digitalWrite(3, LOW);
digitalWrite(4, LOW);
digitalWrite(5, LOW);
digitalWrite(6, LOW);
digitalWrite(7, LOW);
digitalWrite(8, LOW);
digitalWrite(9, HIGH);
Serial.println("Noroeste");
}

delay(500); //Delay de 500 ms entre novas leituras
}

    现在，我们将开始讨论代码的每个部分。

    首先，我们声明库，即“ bussola”对象，然后声明程序变量。代码区域如下所示。

    #include <Wire.h> //Biblioteca de Comunicacao I2C
#include <MechaQMC5883.h> //Biblioteca do Sensor QMC5883 - Modulo GY-273

MechaQMC5883 bussola; //Criacao do objeto para o sensor

int x = 0, y = 0, z = 0;
int angulo = 0;

    之后，我们进入功能void setup。在其中，我们初始化串行和I2C通信，然后初始化磁力计传感器。

    最后，我们将数字引脚2到9设置为输出。这些引脚将用于驱动印刷电路板上的LED。该部分代码如下所示。

    void setup()
{
    Wire.begin(); //Inicializacao da Comunicacao I2C
    Serial.begin(9600); //Inicializacao da comunicacao Serial
    bussola.init(); //Inicializando o Sensor QMC5883
    for(byte pino = 2; pino <= 9; pino++)
    {
     pinMode(pino, OUTPUT);
    }
}

    在完全执行void setup函数之后，我们将进入void循环函数。在此功能中，将执行项目的主要逻辑。

    首先，我们读取传感器的x，y和z轴，然后执行到角度计算的转换。

    bussola.read(&x,&y,&z); //Obter o valor dos eixos X, Y e Z do Sensor
  angulo = atan2(x, y)/0.0174532925; //Calculo do angulo usando os eixos X e Y atraves     da formula

    随后，我们将角度值转换为0到360度之间的值范围。调整计算在以下条件下给出。

    //Ajuste do angulo entre 0 e 360 graus
if(angulo < 0)
angulo+=360;
angulo = 360-angulo;

    因此，根据获得的角度的计算，我们将在以下条件下应用该值。每个角度值代表一个不同的方向。

    这样，根据当前角度，它将触发数字罗盘上的LED 。

    if (angulo > 338 || angulo < 22)
{
digitalWrite(2, HIGH);
digitalWrite(3, LOW);
digitalWrite(4, LOW);
digitalWrite(5, LOW);
digitalWrite(6, LOW);
digitalWrite(7, LOW);
digitalWrite(8, LOW);
digitalWrite(9, LOW);
Serial.println("Norte");
}

if (angulo > 22 && angulo < 68)
{
digitalWrite(2, LOW);
digitalWrite(3, HIGH);
digitalWrite(4, LOW);
digitalWrite(5, LOW);
digitalWrite(6, LOW);
digitalWrite(7, LOW);
digitalWrite(8, LOW);
digitalWrite(9, LOW);
Serial.println("Nordeste");
}

if (angulo > 68 && angulo < 113)
{
digitalWrite(2, LOW);
digitalWrite(3, LOW);
digitalWrite(4, HIGH);
digitalWrite(5, LOW);
digitalWrite(6, LOW);
digitalWrite(7, LOW);
digitalWrite(8, LOW);
digitalWrite(9, LOW);
Serial.println("Leste");
}

if (angulo > 113 && angulo < 158)
{
digitalWrite(2, LOW);
digitalWrite(3, LOW);
digitalWrite(4, LOW);
digitalWrite(5, HIGH);
digitalWrite(6, LOW);
digitalWrite(7, LOW);
digitalWrite(8, LOW);
digitalWrite(9, LOW);
Serial.println("Suldeste");
}

if (angulo > 158 && angulo < 203)
{
digitalWrite(2, LOW);
digitalWrite(3, LOW);
digitalWrite(4, LOW);
digitalWrite(5, LOW);
digitalWrite(6, HIGH);
digitalWrite(7, LOW);
digitalWrite(8, LOW);
digitalWrite(9, LOW);
Serial.println("Sul");
}

if (angulo > 203 && angulo < 248)
{
digitalWrite(2, LOW);
digitalWrite(3, LOW);
digitalWrite(4, LOW);
digitalWrite(5, LOW);
digitalWrite(6, LOW);
digitalWrite(7, HIGH);
digitalWrite(8, LOW);
digitalWrite(9, LOW);
Serial.println("Suldoste");
}

if (angulo > 248 && angulo < 293)
{
digitalWrite(2, LOW);
digitalWrite(3, LOW);
digitalWrite(4, LOW);
digitalWrite(5, LOW);
digitalWrite(6, LOW);
digitalWrite(7, LOW);
digitalWrite(8, HIGH);
digitalWrite(9, LOW);
Serial.println("Oeste");
}

if (angulo > 293 && angulo < 338)
{
digitalWrite(2, LOW);
digitalWrite(3, LOW);
digitalWrite(4, LOW);
digitalWrite(5, LOW);
digitalWrite(6, LOW);
digitalWrite(7, LOW);
digitalWrite(8, LOW);
digitalWrite(9, HIGH);
Serial.println("Noroeste");
}

delay(500); //Delay de 500 ms entre novas leituras
}

    因此，通过该系统，可以设计自己的机器人引导系统。

    PCB文件已给出。

    最后

    所有需要的文件在下载区均可找到。

    via：https://www.hackster.io/322974/the-3-steps-for-you-to-build-your-compass-with-arduino-56ebc6

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    圈子： 电子
    标签：
    电子arduino
    文件编号：465
    上传时间：2021-01-24
    文件大小：74.83K

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