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《電子指南針設(shè)計(jì)報(bào)告(正文)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、目 錄1.前 言12.總體方案設(shè)計(jì)22.1傳感器方案論證與選擇22.2單片機(jī)方案選擇42.3總體方案設(shè)計(jì)思想及框圖63.硬件電路設(shè)計(jì)83.1單片機(jī)最小系統(tǒng)83.2串口電路93.3HMC5883L傳感器模塊103.4LCD1602液晶屏模塊124.軟件設(shè)計(jì)174.1HMC5883L與單片機(jī)通信軟件設(shè)計(jì)174.2LCD1602人機(jī)界面軟件設(shè)計(jì)184.3系統(tǒng)總統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)185.系統(tǒng)調(diào)試186.結(jié)論207.總結(jié)與體會(huì)19致謝20參考文獻(xiàn)21附錄A: 電子指南針整機(jī)電路圖和實(shí)物圖22附錄B: 1602液晶模塊字符存儲(chǔ)器23附錄C
2、: 電子指南針程序源代碼241.前 言指南針是用以判別方位的一種簡(jiǎn)單儀器,是一種重要的導(dǎo)航工具，可應(yīng)用在多種場(chǎng)合中。指南針的前身是中國(guó)古代四大發(fā)明之一的司南。主要組成部分是一根裝在軸上可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的磁針。磁針在地磁場(chǎng)作用下能保持在磁子午線的切線方向上。磁針的北極指向地理的北極，利用這一性能可以辨別方向。常用于航海、大地測(cè)量等方面。隨著人們對(duì)指南針原理認(rèn)識(shí)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(jī)械的指針式，其指示的機(jī)械結(jié)構(gòu)基本上沒有改變，都是利用某種支撐使得磁
3、針能夠受到地磁場(chǎng)的影響而自由的旋轉(zhuǎn)。由于機(jī)械的先天因素導(dǎo)致了指針式指南針在便攜性、靈敏度、精度以及使用壽命上都有一定的限制。由于國(guó)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上的發(fā)展使能指南針的基本實(shí)現(xiàn)機(jī)理有了質(zhì)的改變，不再是機(jī)械結(jié)構(gòu)而采用了磁場(chǎng)傳感器和專用處理器對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行測(cè)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。電子指南針內(nèi)部結(jié)構(gòu)固定，沒有移動(dòng)部分，可以簡(jiǎn)單地和其它電子系統(tǒng)接口，因此可代替舊的磁指南針。并以精度高、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)得到了廣泛運(yùn)用。本設(shè)計(jì)采用Honeywell公司的各向異性磁阻(AM
4、R)傳感器芯片HMC5883L?；裟犴f爾HMC5883L是一種表面貼裝的高集成模塊，并帶有數(shù)字接口的弱磁傳感器芯片，HMC5883L包括最先進(jìn)的高分辨率HMC118X系列磁阻傳感器，并附帶霍尼韋爾專利的集成電路包括放大器、自動(dòng)消磁驅(qū)動(dòng)器、偏差校準(zhǔn)、能使指南針精度控制在1°~2°的12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器。簡(jiǎn)易的I2C系列總線接口。HMC5883L采用霍各向異性磁阻(AMR)技術(shù)，該技術(shù)領(lǐng)先于這些各向異性傳感器具有在軸向高靈敏度和線性高精度的特點(diǎn)。傳感器具有的對(duì)正交軸的低靈敏度的固相結(jié)構(gòu)能用于測(cè)量地球磁場(chǎng)的方向和大小，其測(cè)量范圍從
5、負(fù)8高斯到8高斯(gauss)。本文介紹了電子指南針的工作原理及電路硬件及軟件的設(shè)計(jì)，同時(shí)給出了其抗干擾設(shè)計(jì)以及信號(hào)和數(shù)據(jù)的處理方法。第33頁(yè)2.總體方案設(shè)計(jì)如今電子技術(shù)發(fā)展飛速，電子指南針的設(shè)計(jì)也存在著多種方案選擇，每種方案各有所長(zhǎng)，因此我們要根據(jù)自己的實(shí)際情況選擇相應(yīng)的硬什設(shè)備進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。2.1傳感器方案論證與選擇方案一:利用兩軸磁傳感器HMC1052HMC1052是一個(gè)雙軸線性磁傳感器，和其它HMC10XX系列傳感器一樣，每個(gè)傳感器都有一個(gè)由磁阻薄膜合金組成的惠斯通橋。當(dāng)橋路加上供電電壓，傳感器將磁場(chǎng)強(qiáng)度轉(zhuǎn)化為電
6、壓輸出，包括環(huán)境磁場(chǎng)和測(cè)量磁場(chǎng)。HMC1052包含兩個(gè)敏感元件，它們的敏感軸互相垂直。敏感元件A和B，共存于單硅芯片中，完全正交，且參數(shù)匹配。HMC1052的尺寸小，低工作電壓，而且消除了兩個(gè)敏感元件引起的非正誤差。除了惠斯通電橋，HMC1052有兩個(gè)位于芯片上的磁耦合帶，偏置帶和置位/復(fù)位帶。敏感元件A和B，都有這兩個(gè)帶。置位/復(fù)位帶，用于確保精度。偏置帶，用于校正傳感器，或偏置任何不想要的磁場(chǎng)。在標(biāo)準(zhǔn)的10針外形(MSOP)中,兩個(gè)敏感元件可以獨(dú)立上電，用于減少功耗。然而，卻不能使用偏置帶。若需要偏置帶，可以用另一種
7、封裝的HMC1052。圖2.1HMC1052傳感器引腳圖方案二:采用Philips公司生產(chǎn)的KMZ52感應(yīng)磁場(chǎng)傳感器KMZ52是Philips第33頁(yè)公司生產(chǎn)的一種磁阻傳感器，是利用坡莫合金薄片的磁阻效應(yīng)測(cè)量磁場(chǎng)的高靈敏度磁阻傳感器。該磁阻傳感器內(nèi)置兩個(gè)正交磁敏電阻橋、完整的補(bǔ)償線圈和設(shè)置/復(fù)位線圈。補(bǔ)償線圈的輸出與當(dāng)前測(cè)量結(jié)果形成閉環(huán)反饋，使傳感器的靈敏度不受地域限制。這種磁阻傳感器主要應(yīng)用于導(dǎo)航、通用地磁測(cè)量和交通檢測(cè)。該磁阻傳感器在金屬鋁的表面沉積了一定厚度的高磁導(dǎo)率的坡莫合金，在翻轉(zhuǎn)線圈和外界磁場(chǎng)兩個(gè)力的作用下，
8、電子改變運(yùn)動(dòng)方向，使得磁敏電阻的阻值發(fā)生變化。同時(shí)KMZ52的斑馬條電阻成45°放置，這使得電子在正反向磁場(chǎng)力作用下有較好的對(duì)稱性。由于加入了翻轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，KMZ52的變化曲線與普通的磁敏電阻不同，更加線性化。KMZ52磁阻傳感器的核心部分是惠斯通電橋，是由4個(gè)磁敏感元件組成的磁阻橋臂。磁敏感元件由長(zhǎng)而薄的坡莫合金薄膜制
