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1、電子指南針畢業(yè)設(shè)計論文目錄摘要I1引言11.1課題背景11.2指南針原理介紹11.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀21.4本課題研究的意義32單片機及相關(guān)物理量介紹42.1單片機系統(tǒng)簡介42.2物理量簡介72.3電子指南針的主要偏差及校正93原理及系統(tǒng)框圖133.1測量原理簡介133.2系統(tǒng)總圖框圖143.3系統(tǒng)其他模塊簡介154系統(tǒng)硬件234.1系統(tǒng)控制模塊234.2指南針模塊244.3實時時鐘模塊254.4液晶顯示電路264.5系統(tǒng)輸入電路275系統(tǒng)軟件295.1主監(jiān)控程序295.2實時時鐘驅(qū)動305.3指南針模塊驅(qū)動305
2、.4鍵盤驅(qū)動325.5液晶模塊驅(qū)動33結(jié)論34致謝35參考文獻(xiàn)36IV附錄37IV1引言1.1課題背景指南針的發(fā)明是我國勞動人民，在長期的實踐中對物體磁性認(rèn)識的結(jié)果。由于生產(chǎn)勞動，人們接觸了磁礦石，開始了對磁性質(zhì)的了解。人們首先發(fā)現(xiàn)了磁石引鐵的性質(zhì)。后來又發(fā)現(xiàn)了磁石的指向性。經(jīng)過多方的實驗和研究，終于發(fā)明了可以實用的指南針。指南針的始祖大約出現(xiàn)在戰(zhàn)國時期。它是用天然磁石制成的。樣子象一把湯勺，圓底，可以放在平滑的“地盤”上并保持平衡，且可以自由旋轉(zhuǎn)。當(dāng)它靜止的時候，勺柄就會指向南方。古人稱它為“司南”。司南由青銅
3、盤和天然磁體制成的磁勺組成，青銅盤上刻有二十四向，置磁勺于盤中心圓面上，靜止時，勺尾指向為南。但司南也有許多缺陷，天然磁體不易找到，在加工時容易因打擊、受熱而失磁。所以司南的磁性比較弱，而且它與地盤接觸處要非常光滑，否則會因轉(zhuǎn)動摩擦阻力過大，而難于旋轉(zhuǎn)，無法達(dá)到預(yù)期的指南效果。而且司南有一定的體積和重量，攜帶很不方便，使得司南長期未得到廣泛應(yīng)用。1.2指南針原理介紹地球是個大磁體，其地磁南極在地理北極附近，地磁北極在地理南極附近。根據(jù)磁體同級相斥，異級相吸的普便現(xiàn)象，無論處于何地磁體的南極會指向地球的北極附近；而
4、磁體的北極會指向地球的南極附近。所以磁體這種指向性可以用來確定方向。隨著人們對指南針原理認(rèn)識的不斷深入，指南針也由先前笨重的司南發(fā)展到現(xiàn)在的便攜式指南針。但其基本構(gòu)造是沒有改變，都屬于機械指針式，指示的機械結(jié)構(gòu)也基本沒有改變。由于機械的先天因素導(dǎo)致了指針式指南針在便攜性、靈敏度、精度以及壽命上都有一定的限制。1.2.1電子指南針的形成指南針是一個重要的導(dǎo)航工具，甚至在GPS中也會用到。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是在磁傳感器和專用芯片上的發(fā)展使指南針的基本實現(xiàn)機理有了質(zhì)的改變，不再是機械結(jié)構(gòu)而采用了磁場傳感器和專
5、用處理器對磁場進(jìn)行測量和處理后指示方向，這就是當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的電子式指南針。電子指南針替代舊的指針式指南針或羅盤指南針，因為電子指南針全采用固態(tài)的原件，還可以簡單地和其他電子系統(tǒng)接口。電子指南針系統(tǒng)中磁場傳感器的磁阻（MR）技術(shù)是最佳的解決方法，和現(xiàn)在很多電子指南針還在使用的磁通量傳感器相比較，MR技術(shù)不需要繞線圈而且可以用集成電路（IC）生產(chǎn)過程生產(chǎn)，是一個更值得使用的解決方案。351.2.2電子指南針的優(yōu)勢與傳統(tǒng)的機械指針式指南針相比，因電子式指南針采用電信號傳送，且以較為直觀的方式顯示測量的結(jié)果，所以電子
6、式指南針無論是在靈敏度上還是在精度上都遠(yuǎn)勝前者，而且不會因為機械磨損而減短使用壽命。此外，電子指南針在功能上更加人性化，由于是采用功能性模塊，因此可以非常方便的擴展各個功能，例如在原有的電子指南針的功能基礎(chǔ)上還可以集成數(shù)字時鐘等擴展功能，方便實用。1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀隨著人們對指南針原理認(rèn)識的不斷深入，指南針也由先前笨重的“司南”發(fā)展到現(xiàn)在的便攜式的指南針。但其基本構(gòu)造是沒有改變的，都是屬于機械的指針式，其指示的機械結(jié)構(gòu)基本上沒有改變，都是利用某種支撐使得磁針能夠受到地磁場的影響而自由的旋轉(zhuǎn)。由于機械的先天因素導(dǎo)
7、致了指針式指南針在便攜性、靈敏度、精度以及使用壽命上都有一定的限制。由于國內(nèi)外電子技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是在磁傳感器和專用芯片（ASIC）上的發(fā)展使能指南針的基本實現(xiàn)機理有了質(zhì)的改變，不再是機械結(jié)構(gòu)而采用了磁場傳感器和專用處理器對磁場進(jìn)行測量和處理后指示方向，這就是當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的電子式指南針。國內(nèi)外現(xiàn)階段研究電子指南針的主要應(yīng)用是提供地磁導(dǎo)航功能，相對于其他導(dǎo)航手段而言,地磁導(dǎo)航起步得比較晚。在20世紀(jì)60年代中期,美國的E2systems公司提出了基于地磁異常場等值線匹配的MAGCOM系統(tǒng),70年代獲得測量數(shù)
8、據(jù)后,系統(tǒng)進(jìn)行了離線實驗。20世紀(jì)80年代初,瑞典的Lund學(xué)院對船只的地磁導(dǎo)航進(jìn)行了實驗驗證,實驗中將地磁強度的測量數(shù)據(jù)與地磁圖進(jìn)行人工比對,確定船只的位置,同時根據(jù)距離已知的兩個磁傳感器的輸出時差,確定船只的速度。美國目前已開發(fā)出地面和空中定位精度優(yōu)于30m、水下定位精度優(yōu)于500m的地磁導(dǎo)航系統(tǒng),并計劃用于提高飛航導(dǎo)彈和巡航魚雷的命中率。另外,美國在導(dǎo)彈試驗方面已開
