人脑由复杂的结构层构成，可以帮助我们成为地球上的优势物种。例如，大脑中的内嗅皮层可以带给您方向感，帮助您轻松导航到您不熟悉的地方。但是与我们不同的是，机器人和无人驾驶Ariel车辆需要一些东西来获得这种方向感，以便他们可以在新的地形和地形中自动进行操纵。不同的机器人使用不同类型的传感器来完成此任务，但是常用的是磁力计，它可以告知机器人当前所处的地理方向。这不仅可以帮助机器人感应方向，还可以按照预定的方向和角度转弯。
由于传感器可以指示北，南，东和西的地理信息，因此我们人类也可以在需要时使用它。因此，在本文中，让我们尝试了解磁力计传感器的工作原理以及如何将其与Arduino等微控制器接口。在这里，我们将构建一个很酷的数字指南针，通过向北发光LED发光来帮助我们找到方向。这款数字罗盘是由PCBGOGO精巧地在PCB上制成的，以便下次野外出行时可以随身携带，并希望我会迷路，只是为了用这东西找回自己的家。让我们开始吧。
所需材料
- Arduino Pro迷你版
- HMC5883L磁力计传感器
- LED灯-8号
- 470Ohm电阻器– 8号
- 桶杰克
- 像PCBgogo这样的可靠PCB制造商
- FTDI mini编程器
- 电脑/笔记本电脑
什么是磁力计，它如何工作？
在深入探讨电路之前，让我们先了解一下磁力计及其工作原理。顾名思义，“电磁”一词并不是指奇迹中那种疯狂的突变体，他可以通过在空中弹钢琴来控制金属。哦！但是我喜欢那个他很酷的家伙。
磁力仪实际上是一种设备，可以感应地球的磁极并据此指出方向。众所周知，地球是一块带有北极和南极的球形磁铁。并因此而产生磁场。磁力计感测到该磁场，并根据磁场的方向可以检测出我们所面对的方向。
HMC5883L传感器模块如何工作
作为磁力计传感器的HMC5883L具有相同的功能。它上面有Honeywell的HMC5883L IC。该IC具有3种磁阻材料，它们沿x，y和z轴排列。流过这些材料的电流量对地球磁场很敏感。因此，通过测量流过这些材料的电流的变化，我们可以检测到地球磁场的变化。一旦吸收了磁场的变化，就可以通过I2C协议将这些值发送到任何嵌入式控制器，例如微控制器或处理器。
由于传感器通过感应磁场来工作，因此如果在附近放置金属，则输出值将受到很大影响。可以利用这种行为将这些传感器也用作金属探测器。小心不要将磁铁靠近该传感器，因为来自磁铁的强磁场可能会触发传感器上的错误值。
HMC5883L和QMC5883L之间的区别
对于许多初学者来说，围绕这些传感器存在一个普遍的困惑。这是因为一些供应商（实际上是大多数供应商）出售了QMC5883L传感器，而不是霍尼韦尔的原始HMC5883L。主要原因是QMC5883L比HMC5883L模块便宜。可悲的是，这两个传感器的工作方式略有不同，并且不能对两个传感器使用相同的代码。这是因为两个传感器的I2C地址不同。本教程中给出的代码仅适用于QMC5883L常用的传感器模块。
要知道您所使用的传感器型号，您只需要仔细查看IC本身，以读取上面写的内容。如果写的是类似L883的东西，那就是HMC58836L；如果写的是类似DA5883的话，那就是QMC5883L IC。下图显示了这两个模块，以便于简化。
电路原理图
此基于Arduino的Digital Compass的电路非常简单，我们只需要将HMC5883L传感器与Arduino接口并将8个LED连接到Arduino Pro mini的GPIO引脚即可。完整的电路图如下所示
该传感器模块具有5个引脚出其中的DRDY（数据准备好）未在我们的项目，因为我们正在操作在连续模式中的传感器使用。 Vcc和接地引脚用于从Arduino板以5V为模块供电。 SCL和SDA是分别连接到Arduino Pro mini的A4和A5 I2C引脚的I2C通信总线。由于模块本身在线路上具有上拉电阻，因此无需在外部添加它们。
为了指示方向，我们使用了8个LED，它们全部通过470欧姆的限流电阻连接到Arduino的GPIO引脚。完整电路由9V电池通过桶形插孔供电。该9V直接提供给Arduino的Vin引脚，并使用Arduino板上的稳压器将其调节为5V。然后使用此5V电压为传感器和Arduino供电。
制造用于数字罗盘的PCB
该电路的思想是将8个LED圆形放置，以便每个LED分别指向所有8个方向，即北，东北，东，东南，南，西南，西和西北。因此，就此而言，将它们整齐地排列在面包板上，甚至在穿孔板上并不容易。为该电路开发PCB将使其看起来更整洁且易于使用。因此，我打开了PCB设计软件，将LED和电阻器排列成整齐的圆形图案，并连接了走线以形成连接。完成后，我的设计如下所示。您也可以从下面给出的链接下载Gerber文件。
- 下载用于数字罗盘PCB的Gerber文件
我将其设计为双面板，因为我希望将Arduino放在PCB的底部，以免破坏Arduino的外观。如果您担心必须为双面PCB付出高昂的价格，那么请耐心等待。
现在，我们的设计已经准备就绪，是时候制作它们了。要完成PCB非常简单，只需执行以下步骤
第1步： 进入www.pcbgogo.com，如果这是您第一次，请注册。然后，在“ PCB原型”选项卡中，输入PCB的尺寸，层数和所需的PCB数。我的PCB是80cm×80cm，所以标签如下
第2步：单击 立即报价 按钮继续。您将进入一个页面，在该页面上可以根据需要设置一些其他参数，例如使用的轨道间距等材料。但是大多数情况下，默认值都可以正常工作。我们在这里唯一需要考虑的是价格和时间。如您所见，构建时间仅为2-3天，而我们的PSB仅花费5美元。然后，您可以根据需要选择首选的运输方式。
第3步：最后一步是上传Gerber文件并继续付款。为确保流程顺利进行，PCBGOGO在继续付款之前会验证您的Gerber文件是否有效。这样，您可以确保您的PCB易于制造，并且能够按承诺完成。
组装PCB
订购该板后，几天后便到达了我，尽管快递员装在一个整齐有序的包装良好的盒子里，而且像往常一样，PCB的质量很棒。我分享了以下几张木板的图片，供您判断。
我打开了焊锡棒，开始组装电路板。由于脚印，焊盘，通孔和丝网印刷的形状和尺寸都非常合适，因此我组装电路板没有问题。拆箱后仅需10分钟即可准备好板子。
焊接后电路板的几张图如下所示。
编程Arduino
现在我们的硬件已经准备就绪，让我们研究一下必须上载到Arduino板上的程序。该代码的目的是从QMC5883L磁力计传感器读取数据并将其转换为度数（0到360）。一旦知道了度数，就必须打开指向特定方向的LED。我在此程序中使用的方向是北。因此，无论您身在何处，板上的LED都会发光，并且LED的方向将指示北方向。一旦可以稍后计算出另一个方向，就可以知道一个方向。
此数字指南针项目的完整代码可在此页面的末尾找到。包含库之后，您可以直接将其上载到板上，并且可以使用了。但是，如果您想知道