数字指南针
数字指南针
1 功能要求
数字指南针要求使用固态磁阻传感器将地磁场的方位角转换成数字量的角度信号，利用单片机处理并显示或通过串行口传送到雷达或电子海图仪等航海设备上，从而实现运动方位角信息的显示。数字指南针要求分辨率小于1O。
2 方案论证
数字指南针又叫电子罗盘，是基于地磁场来定北极的一种仪器。其测量误差不随时间积累，且体积小，可靠性高，响应速度快，相比传统机械罗盘具有较多的优点。数字指南针的电路系统主要由地磁检测电路、地磁信号放大电路、磁阻传感器消磁电路、微处理器控制电路、液晶显示电路和接口电路组成。控制器采用单片机STC12C5410AD，地磁检测采用磁阻传感器HMC1022。STC12C5410AD单片机是宏晶公司产品，其运算速度为标准单片机的12倍，内带A/D转换器，具有强抗干扰性，低功耗，可在线编程等优点。HMC1022是二维磁阻传感器电路芯片，其原理是利用电阻桥将磁场强度转换成差动输出电压，该信号电压通过运放放大后，输入到单片机进行A/D转换，最后由单片机进行数据处理并将测量方位角的结果显示在LCD液晶显示器上。数字指南针设计原理框图如图1所示。
磁阻
传感器
HMC1022
置位/复位
电路
液晶显示器
单
片
机
运放MAX232
上
位
机X轴
Y轴串口
TXD
RXD
图1 数字指南针设计原理框图
3 系统硬件电路的设计
图2所示是数字指南针电路设计原理图。电路由地磁检测电路、地磁信号放大电路、磁阻传感器消磁电路、微处理器控制电路、液晶显示电路和串行接口电路组成。
3.1 地磁检测电路
地磁检测电路采用Honeywell公司生产的智能弱磁二轴传感器HMC1022。其分辨率为85μGs，工作温度为-40～300℃，器件可在5～12V电源范围内工作。芯片使用16引脚小型SOP封装，最低可检测30μGs的磁场，是一款高可靠性、高灵敏度的磁阻芯片。
双轴磁阻传感器内部具有2个相互垂直安放的磁传感器，当磁阻传感器与航船相对固定并保持水平状态时，利用从2个传感器输出的水平与垂直磁分量大小就可以算出方位角θ（见图3）。
3.2 地磁信号放大电路
地磁信号放大电路采用四运放集成电路LM324。按A/D转换的电平要求，总体电压放大量控制在200～300倍左右。另外，在第1级运放还采用了可调直流偏置，用于调整输出直流电平的范围。
3.3 磁阻传感器消磁电路
磁阻传感器在使用中为了达到高分辨率，必须进行“置位”与“复位”操作，这样可有效地消除强磁场干扰影响。进行“置位”或“复位”操作时需对玻莫合金薄膜施加0.5A、2μS宽度的脉冲电流。数字指南针中使用单时钟置位／复位电路。图4所示为消磁电路信号波形图。
3.4 微处理器控制电路
控制芯片采用宏晶公司带A/D功能的单片机STC12C0410AD。STC12C5410是单时钟／机器周期(1T)的高速兼容8051内核单片机，是一款高速／低功耗的新一代8051单片机，采用全新的流水线／精简指令集结构，内部集成MAX810专用复位电路，ISPC在系统可编程／IAPC在应用可编程，无须专用编程器，可通过串口(P3. O/P3.1)直接下载用户程序，数秒即可完成一片。
3.5 液晶显示电路
液晶显示电路采用12232F。12232F是一款内置8 192个16×16点阵汉字库和128个16×8点ASCII字符集图形点阵液晶显示器，可完成图形显示，也可以显示7.5X2个(16×16点阵）汉字。与外部MCU接口可采用并行或串行方式控制，在数字指南针中采用串口驱动。
4 控制程序的设计
数字指南针控制程序主要有液晶、串口等的初始化程序、硬铁校正程序、磁阻信号数字转换及方位角计算程序和串口数据发送与液晶显示程序。
4.1 液晶、串口等的初始化程序
初始化程序将串口设为方式1，波特率为19 200。对中文液晶显示器的初始
化主要是清显示内存、点功能设定、开显示屏、清屏等工作。
4.2 硬铁校正程序
当一个铁质放在一个磁场中，会产生磁干扰，从而改变地磁场的方向。因此在使用数字指南针时，附近的铁质材料都会对磁角产生影响。当两轴磁传感器在
水平磁场中旋转时，一个理想的、无干扰的磁输出曲线是一个以(X
b0，Y
b0
)为圆心
的圆（见图5），此时，输出的航向会发生从O o到360o的线性变化。
硬铁干扰产生于永久磁铁和被磁化的金属，或使用钢的平台上。这些干扰会保持大小恒定，与指南针的相对位置固定，而与指南针指向无关，硬铁干扰在磁阻传感器的每个输出轴向加了一个定值，输出曲线图的圆心被移动了（见图6），对于运动方位角的影响则是一个周期性的误差。
要消除硬铁干扰，必须得到磁输出的圆心偏移量。通常是将指南针和平台旋
转一周，得到圆上足够的点，再通过计算得到圆心值，圆心值(X
b0，Y
b0
)会存在
EEPROM中，每次指南针读数计算中都会减去偏移量，因此，航向计算时可以消除硬铁干扰。在指南针运行程序中，有为求硬磁干扰时的圆心程序，在初次使用时，数字指南针需同金属平台一起慢慢旋转1周以上。
4.3磁阻信号数字转换及航向角计算程序
从磁阻传感器输出的电压信号经过200～300倍的放大后，成为0～5 V的直流电压送入单片机进行A/D转换。STC12C5410AD单片机内带8路10位A/D转换器，转换后的磁阻电压最大数字值为1024。根据图5中已知的X方向与y方向的最大值与最小值及实时测得的2个方向的数据，就可算出运动方位角θ。图7所示为数字指南针主程序流程图。
开始
测出X 与Y 方向的
磁场数据
串口发送方位角数据
初始化
刷新LCD 数据
计算启角度
校正开关命令？
Y
Y
N
N
开关明启旋转1周一上溢出X 与Y 方向的最大值与最小值，
并存入EEPROM 中
图7 数字指南针主程序流程图
5 调试及性能分析
由于磁阻传感器引脚较细密，焊接时须特别小心，元器件焊接完成后应进行硬件的加电测试。运放器的放大量输出以正南或正北时每路的输出电压最大不超过5V （尽量接近5V ）为宜。LCD 液晶显示程序调试完成后可将实时磁阻强度在LCD 上直观显示出来，对后续的程序编写调试有很大的帮助。在所有程序编写完成后可进行校正操作，其方法是打开校正开关，然后通电，将电路板放置在水平的台面上，然后慢慢地旋转2周以上，最后将校正开关关闭，指南针就能正常工作了。 通过对数字指南针的比对测试，数字指南针读数误差小于1O 。
6 控制源程序清单
以下是数字指南针汇编程序清单：
;******************************************** ;* 电子指南针演示程序 * ;* STC12C2052AD-12MHZ 晶振 * ;******************************************** ;
;显示缓冲单元在40H-43H ，使用内存44H 、45H 、46H 用于计算 ; ;
RESET EQU P3.7 ; 磁感应器复位,2微秒高电平脉冲.
ADC_CONTR EQU 0C5H ; ADC控制
ADC_DATA EQU 0C6H ; ADC结果中的最高8位
ADC_LOW2 EQU 0BEH ; ADC结果中的最低2位
P1M0 EQU 91H ; I/O设置
P1M1 EQU 92H ; I/O设置
P3M0 EQU 0B1H ; I/O设置
P3M1 EQU 0B2H ; I/O设置
;
ADC0H EQU 30H ;0路ADC结果高2位
ADC0L EQU 31H ;0路ADC结果低8位
ADC1H EQU 32H ;1路ADC结果高2位
ADC1L EQU 33H ;1路ADC结果低8位
DELDATA EQU 34H ;100us延时参数
DISPADD DATA 40H ;显示用连续8个单元(40-47),用作X方向及Y方向的磁场强度显示DIVDATA DATA 50H ;除法移位控制数据用
;
;*************************************************
LAMPBLAK EQU P1.4 ;背光灯控制,=0时开,=1时关.
CS EQU P1.5 ;液晶使能,=1操作,=0禁止.
SID EQU P1.6 ;液晶串行数据输入口
SCLK EQU P1.7 ;液晶串行操作时钟口
LAMP EQU P1.2 ;LED指示灯
;
;********************************************
;* 中断入口程序 *
;********************************************
;
ORG 0000H
LJMP START
ORG 0003H
RETI
ORG 000BH
RETI
ORG 0013H
RETI
ORG 001BH
RETI
ORG 0023H
RETI
ORG 002BH
RETI
;
;********************************************
;* 主程序 *
;********************************************
;
START: MOV SP,#80H
CLR CS ;液晶操作禁止
CLR LAMP
CLR RESET ;磁感应器复位,平时为低 LCALL SETUP ;LCD初始化
LCALL LOGON ;开机显示画面
MOV R0,#DISPADD ;显示数据存放单元清零
MOV R7,#08H
CLEARDISP: MOV @R0,#08H
INC R0
DJNZ R7,CLEARDISP ;
LCALL DATAUP ;显示X:0000 Y:0000
CPL LAMP
;
LCALL INI_RS232 ;初始化串口
LCALL ADC_POW_ON ;开ADC电源
LCALL SET_P10P11_OP ;设P1.0 P1.1为开源输出
MOV P3M0,#00000000B ; P3.7为推挽输出
MOV P3M1,#10000000B ;
;
MAIN:
;
LCALL RESETS ;磁感应器复位
MOV ADC_CONTR,#11100000B ;选P1.0ADC转换口
LCALL P10_ADC_CHANNEL ;转换
MOV ADC0H,B ;第0路结果保存(10位数高2位)
MOV ADC0L,A ;第0路结果保存(10位数低8位)
LCALL BCDCON0
;
MOV ADC_CONTR,#11100001B ;选P1.1ADC转换口
LCALL P10_ADC_CHANNEL ;转换
MOV ADC1H,B ;第1路结果保存(10位数高2位)
MOV ADC1L,A ;第1路结果保存(10位数低8位)
LCALL BCDCON1
;
LCALL DATAUP
LCALL DELAY5S
AJMP MAIN
;
RESETS: SETB RESET
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
CLR RESET
RET
;**************************************************** ;* *
;**************************************************** ;
BCDCON0: ;MOV PSW, #18h
MOV R7, #00H
MOV R6, #00H
MOV R5, B
MOV R4, A
MOV R3, #03H
MOV R2, #0E8H
LCALL DIV4BY2 ;/1000
MOV DISPADD, R4 ;千位数BCD
MOV R7, #00H
MOV R6, #00H
MOV A, R1
MOV R5, A
MOV A, R0
MOV R4, A
MOV R3, #00H
MOV R2, #64H
LCALL DIV4BY2 ;/100
MOV DISPADD+1, R4 ;千位数BCD
MOV A,R0
MOV B,#10
DIV AB
MOV DISPADD+2,A
MOV DISPADD+3,B
;POP PSW
RET
;
BCDCON1: ; MOV PSW, #18h
MOV R7, #00H
MOV R6, #00H
MOV R5, B
MOV R4, A
MOV R3, #03H
MOV R2, #0E8H
LCALL DIV4BY2 ;/1000
MOV DISPADD+4, R4 ;千位数BCD
MOV R7, #00H
MOV R6, #00H
MOV A, R1
MOV R5, A
MOV A, R0
MOV R4, A
MOV R3, #00H
MOV R2, #64H
LCALL DIV4BY2 ;/100
MOV DISPADD+5, R4 ;千位数BCD
MOV A,R0
MOV B,#10
DIV AB
MOV DISPADD+6,A
MOV DISPADD+7,B
; POP PSW
RET
;**************************************************** ;* 四字节/两字节无符号数除法程序 * ;**************************************************** ;R7R6R5R4/R3R2=R7R6R5R4(商)...R1R0(余数)
;
DIV4BY2: MOV DIVDATA, #20H
MOV R0, #00H
MOV R1, #00H
DIVLOOP1: MOV A, R4
RLC A
MOV R4, A
MOV A, R5
RLC A
MOV R5, A
MOV A, R6
RLC A
MOV R6, A
MOV A, R7
RLC A
MOV R7, A
MOV A, R0
RLC A
MOV R0, A
MOV A, R1
RLC A
MOV R1, A
CLR C
MOV A, R0
SUBB A, R2
MOV B, A
MOV A, R1
SUBB A, R3
JC DIVLOOP2
MOV R0, B
MOV R1, A
DIVLOOP2: CPL C
DJNZ DIVDATA, DIVLOOP1
MOV A, R4
RLC A
MOV R4, A
MOV A, R5
RLC A
MOV R5, A
MOV A, R6
RLC A
MOV R6, A
MOV A, R7
RLC A
MOV R7, A
RET
;
;**********以下数据显示程序**************
;
DATAUP:
MOV A,#91H ;显示X数据
LCALL WRITE_COM
MOV R1,#DISPADD ;将X数据查出字码写入LCD MOV DPTR,#TABLE1
MOV R2,#04H ; 查4次
MOV A,#00H
MOVCLOP:MOV A,@R1 ;
MOVC A,@A+DPTR
LCALL WRITE_DAT
INC R1
DJNZ R2,MOVCLOP ;
MOV A,#95H ;显示Y数据
LCALL WRITE_COM
MOV R1,#DISPADD+4 ;将Y数据查出字码写入LCD MOV DPTR,#TABLE1
MOV R2,#04H ; 查4次
MOV A,#00H
MOVCLOPY:MOV A,@R1 ;
MOVC A,@A+DPTR
LCALL WRITE_DAT
INC R1
DJNZ R2,MOVCLOPY ;
RET
;
;***************开机显示画面*********************** LOGON: MOV A,#80H ;第一行左第一个字开始
LCALL WRITE_COM
MOV DPTR,#CHINESE ;WORD 16*16点阵TEST
LCALL WRITE_HZ
MOV A,#90H ;第二行左第一个字开始
LCALL WRITE_COM
MOV DPTR,#CHINESE1 ;WORD 16*16点阵TEST
LCALL WRITE_HZ
CLR LAMPBLAK ;开背光灯
LCALL DELAY5S ;显示5秒
SETB LAMPBLAK ;关背光灯
;
MOV A,#90H ;第二行左第一个字开始
LCALL WRITE_COM
MOV DPTR,#CHINESE2 ;显示x: Y:
LCALL WRITE_HZ
RET
;**********液晶初始化程序*************
SETUP:
MOV A,#01H ;CLEAR DISPLAY
LCALL WRITE_COM
MOV A,#00110000B ;FUNCTION SETTING
LCALL WRITE_COM
MOV A,#00000010B ;DDRAM SET TO '00H'
LCALL WRITE_COM
MOV A,#00000100B ;
LCALL WRITE_COM
MOV A,#00001100B ;DISPLAY ON
LCALL WRITE_COM
MOV A,#00000001B ;CLEARING SCREEN
LCALL WRITE_COM
MOV A,#10000000B ;SET DDRAM ADDRESS
LCALL WRITE_COM
LCALL DELAY
LCALL DELAY
LCALL DELAY
LCALL DELAY
RET
;************液晶串行命令写入子程序**************** ;写入命令字在A中
WRITE_COM:
LCALL DELAY1 ;
SETB CS
PUSH ACC
MOV R0,#8
MOV A,#11111000B
COMM1:
CLR C
RLC A
MOV SID,C
CLR SCLK
SETB SCLK
DJNZ R0,COMM1
POP ACC
MOV R5,A
ANL A,#0F0H
MOV R0,#8
COMM2: CLR C
RLC A
MOV SID,C
CLR SCLK
SETB SCLK
DJNZ R0,COMM2
MOV A,R5
SWAP A
ANL A,#0F0H
MOV R0,#8
COMM3: CLR C
RLC A
MOV SID,C
CLR SCLK
SETB SCLK
DJNZ R0,COMM3
CLR CS
RET
;
;***********液晶串行数据写入子程序**************** ;写入数据字在A中
WRITE_DAT:
LCALL DELAY1
SETB CS
PUSH ACC
MOV R0,#8
MOV A,#11111010B
DATA1: CLR C
RLC A
MOV SID,C
CLR SCLK
SETB SCLK
DJNZ R0,DATA1
POP ACC
MOV R5,A
ANL A,#0F0H
MOV R0,#8
DATA2: CLR C
RLC A
MOV SID,C
CLR SCLK
SETB SCLK
DJNZ R0,DATA2
MOV A,R5
SWAP A
ANL A,#0F0H
MOV R0,#8
DATA3: CLR C
RLC A
MOV SID,C
CLR SCLK
SETB SCLK
DJNZ R0,DATA3
CLR CS
RET
;
;**************延时子程序********************** ;0.544ms
DELAY1:
MOV R7,#160;#010H ;普通单片机用010H D11: MOV R6,#010H
DJNZ R6,$
DJNZ R7,D11
RET
;0.13s
DELAY:
MOV R1,#00H
D2: MOV R2,#00H
DJNZ R2,$
DJNZ R1,D2
RET
;5.2s
DELAY5S:MOV R3,#28H
DE5S: LCALL DELAY
DJNZ R3,DE5S
RET
DELAY1S:MOV R3,#9
DE1S: LCALL DELAY
DJNZ R3,DE1S
RET
;
;************16*8一行点阵字写入子程序共16个****************** WRITE_ASCII:
MOV R4,#16
DDDD: CLR A
MOVC A,@A+DPTR
LCALL WRITE_DAT
INC DPTR
DJNZ R4,DDDD
RET
;************16*8点阵字写入子程序共7个****************** WRITE_ASCII7:
MOV R4,#7
DDDD7: MOV A,@R0
LCALL WRITE_DAT
INC R0
DJNZ R4,DDDD7
RET
;************16*16点阵汉字写入子程序一行共7个*********** WRITE_HZ: ;WRITE 7 CHINESE TO LCD
MOV R4,#7
DD: CLR A
MOVC A,@A+DPTR
INC DPTR
LCALL WRITE_DAT
CLR A
MOVC A,@A+DPTR
INC DPTR
LCALL WRITE_DAT
DJNZ R4,DD
RET
;************16*16点阵汉字写入子程序共2个***********
WRITE_HZ2: ;WRITE 8 CHINESE TO LCD
MOV R4,#2
DD4: CLR A
MOVC A,@A+DPTR
INC DPTR
LCALL WRITE_DAT
CLR A
MOVC A,@A+DPTR
INC DPTR
LCALL WRITE_DAT
DJNZ R4,DD4
RET
;
;*****************************16*8点阵的字符代码表********************************** TABLE1: DB 30H,31H,32H,33H,34H,35H,36H,37H,38H,39H,3AH,3BH,3CH,3DH,3EH,20H
; 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 : ; < = > "不显"
;**********************************自造字符地址表*********************************** ;
;******************"这里是16*16点阵的汉字代码表"************************************ CHINESE1: DB " 浙江海洋学院 "
CHINESE: DB " 电子指南针 "
CHINESE2: DB "x:0000 Y:0000 "
CHINESE3: DB " "
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;
INI_RS232:
CLR ES
MOV TMOD,#20H ;
MOV SCON,#50H ;
MOV TH1,#0FDH ;12M晶振,9600波特率
MOV TL1,#0FDH ;
SETB TR1
RET
;
RS_232_SEND:
CLR TI
MOV SBUF,A
SEND_WAIT:
JNB TI,SEND_WAIT
CLR TI
RET
;
ADC_POW_ON:
PUSH ACC
ORL ADC_CONTR,#80H ;
MOV B,#10
LCALL DELAY100US ;延时1MS
POP ACC
RET
;
SET_P10P11_OP:
MOV P1M0,#03H ;P1.0/P1.1为开漏,其它为准I/O
MOV P1M1,#03H ;
RET
;
P10_ADC_CHANNEL:
MOV B,#02
LCALL DELAY100uS ;延时200US
MOV ADC_DATA,#00H
MOV ADC_LOW2,#00H
ORL ADC_CONTR,#00001000B ;启动ADC
FINISH_WAIT:
MOV A,#00010000B ;读FLAG位
ANL A,ADC_CONTR ;
JZ FINISH_WAIT ;FLAG位为0,再等
ANL ADC_CONTR,#11100111 ;清FLAG,START位
MOV A,ADC_DATA
MOV B,#00H
RLC A
MOV B.1,C
RLC A
MOV B.0,C
ANL A,#11111100B
MOV ADC_DATA,A
MOV A,ADC_LOW2
ANL A,#00000011B
ORL A,ADC_DATA
RET
;
DELAY100US:
RELOOP: MOV DELDATA,#50
DELOOP: DJNZ DELDATA,DELOOP
DJNZ B,RELOOP
RET
END
以下是单片机C语言程序清单：
//**********************************************************************// //电子指南针演示程序,采用STC12C5410AD单片机 ,12M晶振,相当于普通单片机 // //144M晶振的速度,采用12232F液晶显示器,HMC1022磁阻器 // // 液晶显示画面: 方向: 南偏东45 // // X:0123 Y:0248 // //第一次使用或认为有必要校正时,可将校正开关打开(小红灯亮),液晶屏背光灯亮// //进入校正状态,校正时将电子罗盘慢慢转动一圈以上,在X或Y的最大值及最小值 // //附近,一定要确认测到最大值及最小值,这样校正才有效,校正结束后关上开关. // //**********************************************************************// //头文件
#include "reg52.h" //52单片机定义文件
#include"intrins.h"
#include"math.h"
#include "stdio.h" //基本输入输出函数
#include "string.h" //字符串处理函数
#include "ctype.h" //字符处理函数
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
//STC12C5410AD特殊寄存器定义
sfr ADC_CONTR =0xC5; //ADC控制器
sfr ADC_DATA =0xC6; //转换高8位数据
sfr ADC_LOW2 =0xBE; //转换低2位数据
sfr P1M0 =0x91; //P1口控制用
sfr P1M1 =0x92; //
sfr P3M0 =0x0B1; //P3口控制用
sfr P3M1 =0x0B2; //
sfr ISP_DATA=0XE2; //FLASH写入或读出寄存器
sfr ISP_ADDRH=0XE3; //地址高位,从2800H-2FFFH,共2K
sfr ISP_ADDRL=0XE4; //地址低位
sfr ISP_CMD=0XE5; //命令寄存器
sfr ISP_TRIG=0XE6; //启动寄存器
sfr ISP_CONTR=0XE7; //ISP控制寄存器
sfr AUXR=0X8E; //定时器1T/12T控制
//12232F液晶显示器定义
sbit BLACK=P1^4; //背光灯
sbit CS=P1^5; //使能
sbit SID=P1^6; //数据口
sbit SCLK=P1^7; //移位时钟
//其它定义
sbit reset=P3^7; //HMC1022磁阻器消磁脉冲输出口 2微秒脉冲
sbit lamp=P1^2; //指示小灯口,也作校正开关控制口
//数据表及内存定义
uchar code disdata1[14]={"--电子指南针--"};//开机显示画面第一行
uchar code disdata2[14]={" 浙江海洋学院"};//开机显示画面第二行
uchar code disdata4[14]={"请转动一周以上"};//校正状态第一行显示画面
uchar code disdata3[30]={"0123456789XY:-+ 南北东西偏方向"};//显示查表用
float data ADC_DATA_CON=0,MAX_DATA=0,MIN_DATA=5000,BUF_DATA=0;//Y方向数据最大最小值存放float data MAX_DATA0=0,MIN_DATA0=5000,BUF_DATA0=0; //X方向数据最大最小值存放uint data MID_DATA=0,MID_DATA0=0;
uchar data
DISP_DATA[14]={0X0A,0X0C,0X00,0X00,0X00,0X00,0X0F,0X0F,0X0B,0X0C,0X00,0X00,0X00,0X00};//显示缓冲
uchar data FLASH_DATA[8];//存储缓冲
uchar bdata FLASH_FLAG;//定义一个位地址单元
sbit FLAG0=FLASH_FLAG^0;//定义一个位标志=1刚校正,=0直接从存储器中读
//
//以下程序区
/************ 1/12毫秒延时函数 *************/
delay1ms(uint t)
{
int i,j;
for(i=0;i for(j=0;j<60;j++) ; } // /********** 向12232F写一个字节 ************/ void write_data(uchar dat_d) { uchar i,val; delay1ms(12);CS=1;val=0xfa; for (i=8; i>0; i--) // { SID=val>>7; SCLK=0;SCLK=1;val=val<<1;} val=dat_d&0xf0; for (i=8; i>0; i--) // { SID=val>>7; SCLK=0;SCLK=1;val=val<<1;} val=dat_d&0x0f; val=val<<4; for (i=8; i>0; i--) // { SID=val>>7; SCLK=0;SCLK=1;val=val<<1;} CS=0; } // /********* 向12232F写一个命令字节 ***********/ void write_com(uchar com_d) { uchar i,val; delay1ms(12);CS=1;val=0xf8; for (i=8; i>0; i--) // { SID=val>>7; SCLK=0;SCLK=1;val=val<<1;} val=com_d&0xf0; for (i=8; i>0; i--) // { SID=val>>7; SCLK=0;SCLK=1;val=val<<1;} val=com_d&0x0f; val=val<<4; for (i=8; i>0; i--) // { SID=val>>7; SCLK=0;SCLK=1;val=val<<1;} CS=0; } /**********12232F初始化**************/ void setup() { CS=0; //以下12232F初始化 write_com(0x01);// write_com(0x30);// write_com(0x02);// write_com(0x04);// write_com(0x0c);// write_com(0x01);// write_com(0x80);// delay1ms(520); // 延时40毫秒以上 } // /******液晶第一行写入14个数字(或7个汉字)*********/ write1() //在第一行写入"电子指南针" { uchar m; write_com(0x80); // for (m=0; m<14; m++) {write_data(disdata1[m]);} } // /******液晶第一行写入14个数字(或7个汉字)*********/ write5() //在第一行写入"请慢慢转动一周" { uchar m; write_com(0x80); for (m=0; m<14; m++) {write_data(disdata4[m]);} } /******液晶第二行写入14个数字(或7个汉字)*********/ write2() //在第一行写入" " { uchar m; write_com(0x90); // for (m=0; m<14; m++) // {write_data(disdata2[m]);} } // /******液晶第二行显示14个数字(或7个汉字)*********/ write3() { uchar m; write_com(0x90); //在第二行写入14个数字for (m=0; m<14; m++) // {write_data(disdata3[DISP_DATA[m]]);} } // /******液晶第一行显示14个数字(或7个汉字)*********/ write4() { uchar m; write_com(0x80); //在第一行写入14个数字 for (m=0; m<14; m++) // {write_data(disdata3[DISP_DATA[m]]);} } // /*************STC12C5410开ADC电源*****************/ ADC_POW_ON() {ADC_CONTR=ADC_CONTR|0X80; delay1ms(12); //延时1毫秒以上 } // /**************STC12C5410端口设置***************/ SET_P1_P3() //P1.0P1.1为开漏输出,P3.7为推挽输出 { P1M0=0X03;P1M1=0X03;P3M0=0X00;P3M1=0X80; } // /***************磁阻器消磁***************/ /*resets() //输出2微秒负脉冲 { reset=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop _();_nop_(); _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();rese t=1; } */ /*************STC12C5410ADC转换****************/ ADC_CHANG() //ADC转换 { delay1ms(3); //延时200微秒(通道转换后需稳定) ADC_DATA=0X00;ADC_LOW2=0X00;ADC_CONTR=ADC_CONTR|0X08;//启动ADC while((ADC_CONTR&0X10)==0); //ADC_CONTR.4=0时等待 ADC_CONTR=ADC_CONTR&0XE7; //清开始位及完成标志位 ADC_DATA_CON=(ADC_DATA*4+ADC_LOW2); } // /*************X方向四位十进制BCD码分离***********/ BCD_CON0() //分离成BCD码 { DISP_DATA[2]=ADC_DATA_CON/1000; ADC_DATA_CON=(int)ADC_DATA_CON%1000; Android ST集成传感器方案实现电子罗盘功能 电子罗盘是一种重要的导航工具，能实时提供移动物体的航向和姿态。随着半导体工艺的 进步和手机操作系统的发展，集成了越来越多传感器的智能手机变得功能强大，很多手机 上都实现了电子罗盘的功能。而基于电子罗盘的应用（如Android的Skymap）在各个软件 平台上也流行起来。 要实现电子罗盘功能，需要一个检测磁场的三轴磁力传感器和一个三轴加速度传感器。随着微机械工艺的成熟，意法半导体推出将三轴磁力计和三轴加速计集成在一个封装里的二合一传感器模块LSM303DLH，方便用户在短时间内设计出成本低、性能高的电子罗盘。本文以LSM303DLH为例讨论该器件的工作原理、技术参数和电子罗盘的实现方法。 1. 地磁场和航向角的背景知识 如图1所示，地球的磁场象一个条形磁体一样由磁南极指向磁北极。在磁极点处磁场和当地的水平面垂直，在赤道磁场和当地的水平面平行，所以在北半球磁场方向倾斜指向地面。用来衡量磁感应强度大小的单位是Tesla或者Gauss（1Tesla=10000Gauss）。随着地理位置的不同，通常地磁场的强度是0.4-0.6 Gauss。需要注意的是，磁北极和地理上的北极并不重合，通常他们之间有11度左右的夹角。 图1 地磁场分布图 地磁场是一个矢量，对于一个固定的地点来说，这个矢量可以被分解为两个与当地水平面平行的分量和一个与当地水平面垂直的分量。如果保持电子罗盘和当地的水平面平行，那么罗盘中磁力计的三个轴就和这三个分量对应起来，如图2所示。 图2 地磁场矢量分解示意图 实际上对水平方向的两个分量来说，他们的矢量和总是指向磁北的。罗盘中的航向角（Azimuth）就是当前方向和磁北的夹角。由于罗盘保持水平，只需要用磁力计水平方向两 轴（通常为X轴和Y轴）的检测数据就可以用式1计算出航向角。当罗盘水平旋转的时候，航向角在0?- 360?之间变化。 2．ST集成磁力计和加速计的传感器模块LSM303DLH 2.1 磁力计工作原理 在LSM303DLH中磁力计采用各向异性磁致电阻（Anisotropic Magneto-Resistance）材料来检测空间中磁感应强度的大小。这种具有晶体结构的合金材料对外界的磁场很敏感，磁 场的强弱变化会导致AMR自身电阻值发生变化。 在制造过程中，将一个强磁场加在AMR上使其在某一方向上磁化，建立起一个主磁域，与主磁域垂直的轴被称为该AMR的敏感轴，如图3所示。为了使测量结果以线性的方式变化，AMR材料上的金属导线呈45º角倾斜排列，电流从这些导线上流过，如图4所示。由初始的强磁场在AMR材料上建立起来的主磁域和电流的方向有45º的夹角。 图3 AMR材料示意图 图4 45º角排列的导线 军用指南针的详细说明书[图] 作者：未知转贴自：新华网河北频道点击数：396 更 新时间：2007-2-6 军用指南针说明书 一、用途 六.二式罗盘仪是测定方位、距离、水平、坡度(俯仰角度)、高度、行军间速度及测绘简单地图的一种简易测量器材，为便于夜间使用，在其各相应部位上涂有夜光粉。 二、结构简单介绍 仪器主要由罗盘、里程计两部分构成。 罗盘部分有提环(l)，度盘座(2)，在度盘座上划有两种刻线、外圈为360度分划制，每刻线为1度。内圈为6000(密位)分划制，圆周共刻300刻线.每刻线线值为20(密位)，内有磁针(3)，测角器(4)，俯仰角度的分划单位为度.每刻线为25度.可测量俯仰角度士60度。里程计部分主要由里程分划表、速度时间表(8)、测轮(9)、齿轮指针等组成。里程分划有l：50000，l：100000两种比例尺刻度值。1：100000比例尺每刻线相应代表1公里。l：50000每刻线相应代表0.5公里.可与具有相应比例或成倍比例的地图配合使用。速度时间表分划有外侧表盘上有13、15、17、19、21、23、25公里/小时，内侧表盘上有10、14、16、18、20、22、2 4、30公里/小时。(以V代表)，共15种速度。时间刻度中每一刻线相应代表5分钟(V25为10分钟)。仪器的侧面有测绘尺，两端为距离估定器。估定器两尖端长1 2.3毫米，照准与准星间长为123毫米.即为尖端长的10倍。 三、使用方法 (一)测定方位 1、测定现地东南西北方向 (1)打开罗盘仪.使方位指标“△”对准“〇”； (2)转动罗盘仪.待磁针指北端对准“〇”后，此时所指的方向就是北方，在方位玻璃上就可直接读出现地东、南、西、北方向。 2、标定地图方位 标定地图方位就是利用罗盘，使地图上的方位和现地方位一致 (1)打开仪器，调整度盘座，使方位指标“△”对准本地区的磁偏角度数； (2)以测绘尺与地图上的真子午线或座标纵线(即东、西图廓的内图廓线)相切； (3)转动地图，使磁针北端指向“O’”，则地图上的方位和现地方位完全一致。 3、测定磁方位角 A测定图上目标的磁方位角 (1)用指北针精确标定地图并保持地图不动； (2)将测绘尺与所在点和目标点的连线相切，调整度盘座，使指标“△”对准“O”刻划线； 一九八〇式五用指北针使用说明书 一、用途 “80”式五用指北针装有罗盘、距离固定器、里程机构、俯仰机构及坐标梯尺等。具有测定方位、距离、俯仰角、地图上的里程、坐标及绘制简单地图之功用。 本指北针方位及俯仰测量涂有夜光标志，以供夜间作业使用。 二、结构、性能 1.方位测量机构:由罗盘、方位框、瞄准器及瞄准玻璃等组成。方位分划外圈为60—00密位分划制，单位为0—50密位；内圈为360o分划制，单位为5o。 方位指示精度为0—25密位。 2.距离估定器：有瞄准器及瞄准玻璃等组成。瞄准玻璃上刻有距离估定线及密位分划线。当壳盖与壳身之测距定位线相对准，瞄准器处于垂直位置时，距离固定线与瞄准器组成10：1之比例测距固定器；密位分划线与瞄准器组成密位测距估定器。 距离估定器的测距精度为5%。 3.俯仰角测量机构：由俯仰瞄准器、俯仰摆及锁紧机构等组成。其量程为±90o、单位为 5o。 俯仰角测量精度为2.5o。 4.里程测量机构:由里程测量表轮、里程表、里程表针及齿轮系等组成。里程表有1:100000；1:50000；1:25000三种分划，单位为公里。 里程测量精度为2%。 5.坐标梯尺：由相互垂直的两组测尺组成。长尺80mm；短尺20mm。单位1mm。 坐标梯尺测量精度为0.5mm。 三、基本用法介绍 1.测方位角：以判定方位、标定地图、指示目标等。 例一:测站立点至目标的磁方位角。 打开指北针，使壳盖至最大位置，将指北针托平，（单眼紧贴瞄准器）调整瞄准器的角度，使透过放大镜能清晰的看清方位指标线及所对应的分划值。瞄准时通过瞄准器上的长缝和瞄准线瞄准目标，此时方位指标线所对应的密位分划值，即为站立点至目标的磁方位角。例二：标定地图—使地图上北方与现地正北方向一致。 展平地图，将指北针坐标梯尺长边与地图上磁北方向线（即地图中的PP虚线）密合，此时坐标梯尺始端应指向地图下方，转动地图，使指北针方位指标线对应值指示为零。此时地图即已标定。 例三：利用地图量测站立点至目标的磁方位角。 按例二方法先将地图标定，使指北针坐标梯尺长边通过站立点和目标两点或这两点延长线，坐标梯尺的始端应指向站立点。此时方位指标线所对应之密位分划值即为站立点至目标的磁方位角。 2.估测距离： ①已知北侧目标的间隔，估测目标至站立点之间的距离。 根据目标间隔在瞄准玻璃上所占的大小，可按10:1的比例公式或密位公式来估算距离。比例公式：立足点至目标的距离（米）=目标间隔宽度（米）x 10 / 目标占两估定线宽度的倍数 BY 电子罗盘的方位角计算公式 丙寅电子 Honeywell 在中国区的特级代理。 上海丙寅电子有限公司是美国霍尼韦尔提供软硬件全套解决方案，如需要任何设计与技术方面的支的项目支持经验。 在磁阻传感器应用领域有丰富 上海丙寅电子有限公司 电话：８６ ０２１ ６５０７２６７５ 传真：８６ ０２１ ６５０７５８７８ 地址：中国 上海市虹口区四平路１８８号上海商贸大厦８０１室 公司主页：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｂｉｎｇｙｉｎｄｚ．ｃｏｍ 邮箱：ｂｙ０７＠ａｎｏｔｒｏｎ．ｃｏｍ 持可与我们联系，将助您在最短的时间内设计成功。 如何得到罗盘的方位角 磁阻传感器为建立罗盘导航系统提供了固态有效的解决办法！但是我们怎么才能够从简单的3轴数据得到罗盘的方位角呢？下面就将一步步告诉你如何去实现！1）当3轴磁力计工作时可以读到XYZ 三轴的磁场强度，此时的数值并不能直接用作方位角的计算！因为此时的读数可能受到器件版面上其他一些含磁材料的影响，形成圆心坐标的硬铁漂移！ 用作方位角计算的XYZ 数值必须将此漂移值移除，使圆心回到原点。 上海丙寅电子上 海丙寅电子上海丙寅电子上海丙寅电子上 海丙寅电子上 海丙寅电子丙寅电子寅电子寅电 具体的办法是：1，水平匀速旋转，收集XY 轴的数据 2，转动器材90度（此时Z 轴水平）匀速旋转以收集Z 轴数据 3，将读取到的各轴数据的最大值加上最小值除以2，就得到一个各轴的offset 值 Xoffset=（Xmax+Xmin ）/2 Yoffset=（Ymax+Ymin ）/2 Zoffset=（Zmax+Zmin ）/24，然后将磁力计读取的各轴的裸值减去前面计算所得的offset 值，就可以得到用作角度计算的Heading 值 X H =X 裸-Xoffset Y H =Y 裸-Yoffset Z H =Z 裸-Zoffset 如果只用作水平测量，则此时的方位角为 方位角=arctanY H /X H 上海丙寅电子 上海丙寅电子 上海丙寅电子 上海丙寅电子上 海丙寅电子上海丙寅电子海丙寅电子海丙寅电子 海丙寅电子 指南针使用手册 一、使用注意事项 指南针务必水平地拿着，而且要远离以下列举的各种物品，才可避免磁针发生错乱：指南针应离铁丝网10米，高压线55米，汽车和飞机20米，以及含有磁铁如磁性容器等10米。 二、指北针使用说明 当前给工程部提供的指南针其实是美式军用指北针，如下图，指北针是常用的一种测定方位、距离、水平及测绘简单地图的一种简易测量器材，采用高密封油式阻尼表盘，提高了行进间测量的稳定性，线隙式瞄准机构，便于准确操作，外壳采用了高强度铝合金等轻量化设计，携行方便。 1、外观介绍 合起来待用的状态 打开后的状态 完全打开放平后带刻度的边缘部分，是1：25000M的坐标梯尺，可以在相同比例的地图上直接量测直线距离，同时是几何方法图上作业的得力工具，如下图： 阻尼表盘有利于指针的稳定性，更加适合运动、崎岖的环境，箭头表示N极（北极），这也是绝大多数指北针的标注方法： 可以转动的方位表牌，通过一个片状卡簧和表牌的齿状边缘卡紧和定位 方位表牌上有一个放大镜，可以更清楚地看到方位，不要小看这一长一短两条刻线，很多功能都要通过它实现： w 阻尼表盘内圈的刻度为360度方位角度分划，外圈的刻度为64-00密位制分划，密位分划是军事上常用的方位角计量单位，美国和原北约国家的标准是64-00制，我国和原华约国家的标准是60-00制，根据不同的密位制相应的1密位换算为角度=360/密位制（度），美式64-00密位制指北针1密位=360/6400=0.05625（度），我国的97型指北针采用的为60-00密位制，1密位=360/6000=0.06（度）。 2、使用方法 （1）确定北方：正确的方法是这样的，在手掌中端平，箭头（N极）所指的就是北方： （2）校正地图：校正地图的方向很简单，但这是一切图上作业的基础：把地图放平，然后将地图上的指北标与指北针上的N极（箭头）对正，就校正了地图方向，一般情况下地图都是上北下南绘制的。 （3）测量方位：利用这个小透镜和表壳上的金属丝配合使用，可以更精确的测量方位角，透镜上方的小缝可以使你更准确地定位金属丝，具体的方法是从小透镜通过指北针狭缝中的细金属丝瞄准目标，然后转动方位表牌使长线对准卡簧尖，然后从方位表牌的透镜中读角度，即方位线与正北的夹角角度。 数字罗盘项目 可行性研究报告 xxx集团 数字罗盘项目可行性研究报告目录 第一章项目基本信息 第二章背景、必要性分析 第三章产业研究分析 第四章建设内容 第五章选址科学性分析 第六章土建工程设计 第七章项目工艺说明 第八章项目环境保护和绿色生产分析第九章企业卫生 第十章风险评估 第十一章节能方案分析 第十二章项目实施进度 第十三章项目投资可行性分析 第十四章经济收益分析 第十五章招标方案 第十六章结论 第一章项目基本信息 一、项目承办单位基本情况 （一）公司名称 xxx集团 （二）公司简介 本公司奉行“客户至上，质量保障”的服务宗旨，树立“一切为客户着想” 的经营理念，以高效、优质、优惠的专业精神服务于新老客户。 公司秉承以市场的为导向，坚持自主创新、合作共赢。同时，以产业经营为主体，以技术研究和资本经营为两翼，形成“产业+技术+资本”相生互动、良性循环的业务生态效应。 贯彻落实创新驱动发展战略，坚持问题导向，面向未来发展，服务公司战略，制定科技创新规划及年度实施计划，进行核心工艺和关键技术攻关，建立了包括项目立项审批、实施监督、效果评价、成果奖励等方面的技术创新管理机制。 （三）公司经济效益分析 上一年度，xxx科技发展公司实现营业收入10890.61万元，同比增长8.12%（817.95万元）。其中，主营业业务数字罗盘生产及销售收入为9273.82万元，占营业总收入的85.15%。 根据初步统计测算，公司实现利润总额2653.76万元，较去年同期相比增长240.16万元，增长率9.95%；实现净利润1990.32万元，较去年同期相比增长298.74万元，增长率17.66%。 上年度主要经济指标 二、项目概况 电子指南针 指南针 1、概述 指南针是用以判别方位的一种简单仪器。指南针的前身是中国古代四大发明之一的司南。主要组成部分是一根装在轴上可以自由转动的磁针。磁针在地磁场作用下能保持在磁子午线的切线方向上。磁针的北极指向地理的南极，利用这一性能可以辨别方向。常用于航海、大地测量、旅行及军事等方面。 指南针的发明是我国劳动人民，在长期的实践中对物体磁性认识的结果。由于生产劳动，人们接触了磁铁矿，开始了对磁性质的了解。人们首先发现了磁石引铁的性质。后来又发现了磁石的指向性。经过多方的实验和研究，终于发明了可以实用的指南针。 2、磁偏角与磁倾角 现在人们已经知道，地球的两个磁极和地理的南北极只是接近，并不重合。磁针指向的是地球磁极而不是地理的南北极，这样磁针指的就不是正南、正北方向而略有偏差，这个角度就叫磁偏角。又因为地球近似球形，所以磁针指向磁极时必向下倾斜，和水平方向有一个夹角，这个夹角称为磁倾角。不同地点的磁偏角和磁倾角都不相同。磁偏角和磁倾角的发现使指南针的指向更加准确。 图1. 地球磁场示意图 3、罗盘定位 要确定方向除了指南针之外，还需要有方位盘相配合。最初使用指南针时，可能没有固定的方位盘，随着测方位的需要，出现了磁针和方位盘一体的罗盘 4、电子指南针 指南针是一个重要的导航工具，甚至在G P S中也会用到。电子指南针将替代旧的针式指南针或罗盘指南针，因为电子指南针全采用固态的元件，还可以简单地和其他电子系统接口。 电子指南针系统中磁场传感器的磁阻（M R）技术是最佳的解决方法，和现在很多电子指南针还在使用的磁通量闸门传感器相比较，M R技术不需要绕线圈而且可以用I C生产过程（I C-l i k e p r o c e s s）生产，是一个更值得使用的解决方案。 由于M R有高灵敏度，它甚至比这个应用范围中的霍尔元件更好。 军用指北针图说 沈克尼文/图 象征皇权的“仪仗车” (模型) 指北针也称作指南针或磁罗盘，是一种利用地磁作用指示方向的多用途袖珍仪器，军用指北针除磁针和刻度盘之外，通常还装有距离估定器、里程测量、俯仰测量和坐标尺等装置。可用于目测估定距离，测定方位角和俯仰角，还可根据地图比例尺，使用里程测量装置，直接从里程表上读出地图两点间的实际距离， 并可利用坐标梯尺推算出地图上任何一点的坐标，甚至还可以用来测绘简易的地形略图。因而指北针是部队行军作战和训练不可缺少的用具。 我国古代指示南北方向的“司南” (模型) 指南仪器是我国四大发明之一，我国也是最早将指南仪器用于军事的国家。相传距今4600多年前，黄帝与蚩尤的九黎部落作战，遇到大雾迷失方向，黄帝制做指南车为军队指出了方向，打败了蚩尤。 明朝嘉靖年间的罗盘 (模型) 《三国志·魏书·马钧传》记载，三国时期，马钧受魏明帝之命，重新制造了指南车。此后，指南车做为皇帝出行时象征皇权的仪仗车辆。在春秋战国时期，我国采矿和冶铁已有了相当发展，在寻找铁矿的过程中，人们发现了磁石的吸铁性，还发现了磁石的指极性能，并将磁石琢磨成勺状，放在刻有子(北)、卯(东)、午(南)、酉(西)等八干、十二支和四维的24个方位的铜制底盘上，成为指示南北方向的“司南”(图2)。《韩非子·有度》载“故先王立司南以端朝汐”。东汉王充《论衡·是应篇》中也有“司南之杓投之于地，其柢指南”的记述。唐朝中期的《首经》中记载有“针制指南，本实恋北”的话。在出土的唐代的墓志铭和买地卷文书中已有用罗盘测定坟墓的记述。明代朱权的《神机秘决》也提到指南针是唐朝中期玄真子(张志和)发明。宋代沈括《梦溪笔谈》中载有“方家以磁石磨针锋则能指南，然常偏东不全南也。”说明当时人们已发现了磁偏角。北宋时期，人们用薄铁皮制成鱼形，使其磁化，使用时将其浮于水面，便可指南。行军时可携行，人称水罗盘。北宋罗盘已用于航海。朱或的《萍洲可谈》中说“舟师识地理，夜则观星，昼则观日，阴晦观指南针。”到明代我国在东南沿海抗击倭寇的作战中获取日本仿制西洋的旱罗盘。隆庆年间李豫亨《推篷寤语》记载“倭船尾用旱罗盘以辨海道。获之仿其制”。明万历年间意大利传教士利玛窦将旱罗盘进贡给明朝皇帝，并且教文士瞿太素制造西式罗盘。清代乾隆年问王大海《海岛逸志稿略》已有“荷兰罗盘”的记载。这是以钉子做支撑，磁针可自由转动的 罗盘。 目录 0 前言..........................................................................................................................................错误！未定义书签。 1 总体方案设计 (2) 1.1 电子罗盘测量基本原理 (2) 1.2 课题分析 (2) 1.3 系统方案论证 (3) 1.3.1 数据采集模块 (3) 1.3.2主机控制模块 (3) 1.3.3 结果显示模块 (4) 2 硬件电路设计 (5) 2.1 单片机系统 (5) 2.2按键电路 (6) 2.3 GY—26模块电路2.3 GY—26模块电路 (6) 2.4液晶显示模块电路 (7) 3 软件设计 (8) 3.1主程序设计 (8) 3.2 GY-26模块程序设计 (9) 4 调试分析 (10) 4.1硬件调试 (10) 4.2 软件调试 (11) 参考文献 (11) 课设体会 (13) 附录1 电路原理图 (14) 附录2 程序清单 (15) 数字罗盘的设计 王某某沈阳航空航天大学自动化学院 摘要：本文设计了一种基于单片机控制的精确定向数字罗盘系统。使用GY—26罗盘模块作为传感器，并详细介绍了其测向原理。系统采用8位STC89C52单片机作为主控芯片，LCD1602液晶显示作为主输出设备，外加几个按键进行人机交互式操作。设定以正北方向为0 o的一周。单片机获取传感器信息，经过分析后通过液晶屏显示模块箭头所指的正前方与地理北极的夹角，角度以顺时针方向累加，实现0—360以0.1度的精度显示。由按键控制模块进行校准或者是恢复出厂设置，由程序设定磁补偿角度的大小。该系统低功耗体积小，反应时间短，抗干扰能力强，便于携带，适用于各种应用场合。 关键词：STC89C52单片机；GY—26模块；LCD1602液晶显示；磁补偿 0前言 现在应用最为广泛的导航仪器主要有两种：陀螺仪和磁罗盘。能对地磁场测量偏离角度的仪器叫做磁罗盘。我国古代的四大发明之一指南针就是一个简易的磁罗盘，它对整个人类社会发展做出了巨大贡献，直到现在依然具有深远的意义。到 20 世纪初，随着工业的发展，罗盘制造工艺也得到了飞速的发展，材料的选择和机械制造使得罗盘的性能有了显著地提高。尤其是是机械式磁罗盘，现在某些情况下依然使用机械式磁罗盘。到了20世纪末，陀螺罗盘的问世，对于罗盘导航又是一场革命。罗盘感应着地球的自转，磁性物质对其几乎没有影响。使得陀螺罗盘的标度盘非常稳定，读取数据更加精确。当代GPS虽然有广泛的应用，但是信号经常被物体所遮挡，使其精度大打折扣。有效性也大大降低。据有关资料统计，在高楼林立城区和植被茂密的林区，GPS信号的有效性仅为60%。并且在静止的情况下，GPS也无法给出航向信息。因此迫切需要研究出一种低功耗，便于携带，内置磁场感应器，系统稳定，并且能完成精确定向的微系统，而本课题设计就是研究出一个数字电子罗盘，采用地磁场的工作原理，由于地磁大小和方向随地点不同而不同,无论何时何地磁场的水平分量都严格的指向地磁北极，所以环境适应性好，可以对GPS 信号进行有效补偿，保证导航定向信息100%有效，即使是在GPS信号失锁后也能正常工作，做到“丢星不丢向”。 本设计系统基于单片机开发平台，选取GY-26型号的平面数字罗盘模块，使用以51为内核的超低功耗控制器STC89C52RC单片机作为控制系统，设计出低功耗数字罗盘系统，实现角度实时显示的软硬件设计方法。 未来科技发展更加快速，相对磁场技术也会越来成熟，电子罗盘系统将朝着先进性、经济性、实用性、功能型的成熟完善的系统而发展！ 指北针使用方法： 【使用功能说明】： １．辨方向 ２，比例尺(1:25000)直线地图测距 ３，利用距离估定器估测距离 ４，定方位 【主要功能的使用方法】： 一：测方位角 １，用指南针上的瞄准线（金属丝）对准地面上的标志物（可自己确定）如：树木，地图上标明的特征建筑物，并将标志物，金属瞄准线，透镜上的凹槽三点连成一线． ２，通过透镜读出刻度盘长黄线与南北磁极方向的夹角（内圈刻度）即为目标方位角．二：确定自己在地图上的位置： １，假设标志物是一个灯塔，用上述方法测得自己所处的位置与灯塔的方位为北偏东４０度．２，把指南针放在地图上移动，使金属线，灯塔（地图上的）成北偏东４０度． ３，那么自己所在的位置就在指南针中心位置与灯塔（地图上）的连线． 【注意事项】： １，打开指南针上盖（带有金属丝的）时，请与底座成９０度夹角（直角）２，透镜与底座的角度，以可以方便看到刻度盘长黄线为宜． ３，本品使用时，底盘一定要水平，否则会带来误差。 【使用须知】 离铁丝网>10米； 离高压线>55米； 离汽车或飞机>20米； 离含有强磁的物体，如各种磁铁、外磁式喇叭>10米； 离磁性较弱的物体如磁性按扣等>0.5米。 【仪器的维护与保养】 放置仪器不要靠近铁磁性物质．以免损耗磁性。 不可用测绘尺敲打物体，以免影响测量精度。 反光镜勿扭弯，以免影响瞄准和看读分划，表面要保持光洁，不要用脏布、手去揩擦。 仪器不用时应关闭。放入盒中。注意不要碰撞 有机玻璃凸镜及表盖粘污时，可用白绒布或脱脂棉花轻擦表面，必要时可用牙膏来抛光。【构造及性能】 1.方位测量机构： 由罗盘、照门与准星等组成。方位分划外圈为360°分划制，最小格值2°；内圈为60-00密位分划制，最小格值0-20密位。密位与度的换算见表。 测量精度：±0-10密位±1° 2.距离估定器： 由照门与准星等组成。准星两尖端与照门中心边线的夹角为1-00密位，两尖端间长为12.34毫米，照门与准星间长为123.4毫米，即组成10:1比例测距估定器。 测量精度为5% 3.俯仰角测量机构： 由俯仰表牌、俯仰摆、平视镜等组成，其量程为±90°。 测量精度±2.5° 4.坐标梯尺： 由相互垂直的一边长尺和两边短尺组成，尺长120毫米。 测量精度：±0.5毫米 【使用操作】 1.测方位角： 展开指北针，转动方位框使方位玻璃上的刻度线与方向指标相对正，将平视镜斜放（45°）单眼通过准星瞄向目标，从平视镜反射看到磁针N极所对反字表牌上方位分划，既可读出目标方位角，然后用右手转动方位框使方位玻璃上的刻度线与磁针N极对准，此时方向指标与方位玻璃刻度线所夹之角即为目标方位角（按顺时针方向计算）。 打开指北针，标定好地图（测距时可不标定地图），在图上基准点处插一扎针，转动指北针，使侧尺边切于目标点，即可判读出基准点至目标点的方位角。 2.标定地图： 展开指北针，转动方位框，使方位框上的刻度线字与方向指标对准（注意磁偏角的修正），将指北针平放在地图上，准星一端朝向地图北极，使坐标梯尺长与地图磁子午线相切，转动地图使磁针N极对准方位玻璃上的刻度线，此时地图即已标定。 3.求向掩蔽目标行进的行军方向： 展开指北针于地图上，使测绘尺经过的图上本人立足点与行军目标，这时方向指标即指应行进的方向。转动方位框使方位玻璃上的（S、N)方向与地图上的（S、N）方向一致，然后记下方向指标所指方位角读数，面对方向指标拿起指北针旋转身体，使磁针N极与方位玻璃上的刻度线对准，此时通过准星照门向前对准，在此对准线上的各物体（如树林、房屋等）都可作为行军方向的辅助目标，认清辅助目标后即可对之前进。将指北针关闭装入袋内，但勿转动方位框，到达辅助目标后即可再找一新辅助目标继续前进，直到目的地为止，沿途应经常检查方向读数。 4.已知目标的间隔，估测目标至站立点之间的距离： ①通过照门和准星左右两尖端瞄准目标，根据目标的间隔所占准星左右两尖端间宽度的倍数，按10:1的比例公式估算目标的距离。 毕业设计说明书数字式电子罗盘设计 学生姓名：孔垂礼学号： 1105044263 学院：计算机与控制工程 专业：电气工程及其自动化 指导教师：龙达峰 2015 年 06 月 数字式电子罗盘设计 摘要 数字式电子罗盘具有很多优点，例如：体积比较小、启动非常迅速、功率损耗较低、制造成本低廉等,当今社会测控技术对测向传感器提出了非常高的要求;为了提高数字 罗盘的测量精度,特意设计了一种基于HMC5883L三轴磁阻传感器[1]的数字电子罗盘;在分析相关类似产品的基础上,特别强调对电源、器件选型、信号调理电路、软件设计等方面进行了分析研究,设计出了数字罗盘并且研制了试验的样机;为验证设计效果,在双轴陀螺测试转台上进行了测试,试验结果初步验证了该设计方案的可行性;论文的研究 工作可以为研究和改良数字式磁罗盘的测量准确度提供可靠的资料. 关键词：地磁场，数字罗盘，HMC5883L三轴磁阻传感器，重力加速度计 Here is the translation of your chinese paper’s title Abstract Digital electronic compass, has small volume, quick start, low power consumption, and low cost, the modern measurement and control technology puts forward higher requirements on sensor of direction finding; In order to improve the precision of the digital compass, we design a HMC5883L triaxial magnetic resistance sensor based digital electronic compass; On the basis of the analysis of related products, focuses on the power supply, device selection, signal conditioning circuit and software design are analyzed in aspects of research, design the digital compass and test prototype was developed; To verify the design effect, on the two-axis gyro testing table was tested, experimental results verify the feasibility of the design scheme of; Thesis research work could be used to research and provide reference for improving the measuring accuracy of digital magnetic compass. Key words : Earth's magnetic field, digital compass, HMC5883L three-axis magnetic resistance sensor, the gravity accelerometer 指南针专家版使用说明 目录 1.个股热点解析 ............................ 2.板块热点解析 ............................ 3.自定板块 .............................. 4.深度分析 .............................. 5.机构预测业绩 ............................ 6.股本 ................................ 7.财务 ................................ 8.报价 ................................ 9.异动席位 .............................. 10.多股同列............................. 、个股深度分析界面............................ 1.区间分档统计 ............................ 2.区间账户统计 ............................ 3.分类账户统计 ............................ 4.营业部统计（前10名） ....................... 5.基金持股分布图 ........................... 、深度分析指标............................. 1.资金集中度............................. 2.筹码集中度............................. 3.席位资金进出 ............................ 4.对冲能量 .............................. 5.券基总成本机构总成本 ........................ 6.券基X天成本机构X天成本 ...................... 7.买卖额比 .............................. 8.席位成交额 ............................ 9.券基通吃率机构通吃率 ........................ 10.板块持仓信息........................... 11.区间账户统计分类账户统计.................... 12.区间分档统计........................... 军用指南针的使用方法 【使用功能说明】： １．辨方向 ２，比例尺(1:25000)直线地图测距 ３，利用距离估定器估测距离 ４，定方位 【主要功能的使用方法】： 一：测方位角 １，用指南针上的瞄准线（金属丝）对准地面上的标志物（可自己确定）如：树木，地图上标明的特征建筑物，并将标志物，金属瞄准线，透镜上的凹槽三点连成一线． ２，通过透镜读出刻度盘长黄线与南北磁极方向的夹角（内圈刻度）即为目标方位角．二：确定自己在地图上的位置： １，假设标志物是一个灯塔，用上述方法测得自己所处的位置与灯塔的方位为北偏东４０度．２，把指南针放在地图上移动，使金属线，灯塔（地图上的）成北偏东４０度． ３，那么自己所在的位置就在指南针中心位置与灯塔（地图上）的连线． 【注意事项】： １，打开指南针上盖（带有金属丝的）时，请与底座成９０度夹角（直角）２，透镜与底座的角度，以可以方便看到刻度盘长黄线为宜． ３，本品使用时，底盘一定要水平，否则会带来误差。 【使用须知】 离铁丝网>10米； 离高压线>55米； 离汽车或飞机>20米； 离含有强磁的物体，如各种磁铁、外磁式喇叭>10米； 离磁性较弱的物体如磁性按扣等>0.5米。 【仪器的维护与保养】 放置仪器不要靠近铁磁性物质．以免损耗磁性。 不可用测绘尺敲打物体，以免影响测量精度。 反光镜勿扭弯，以免影响瞄准和看读分划，表面要保持光洁，不要用脏布、手去揩擦。 仪器不用时应关闭。放入盒中。注意不要碰撞 有机玻璃凸镜及表盖粘污时，可用白绒布或脱脂棉花轻擦表面，必要时可用牙膏来抛光。【构造及性能】 1.方位测量机构： 由罗盘、照门与准星等组成。方位分划外圈为360°分划制，最小格值2°；内圈为60-00密位分划制，最小格值0-20密位。密位与度的换算见表。 指南针使用说明（1.1版） CDMA事业部网规仿真部2003年8月4日 目录 1.指南针的原理和历史 (1) 1.1.指南针的原理 (1) 1.2.指南针的历史 (1) 2.指南针的类型 (2) 3.指南针的结构 (5) 3.1.军用指南针的基本结构 (5) 3.2.荧光点 (7) 3.3.反光镜 (7) 3.4.DQY-1型指南针的基本结构 (8) 4.指南针的主要功能和使用方法 (8) 4.1.测定方位 (9) 4.2.测量距离 (10) 4.3.行军时间及速度计算 (11) 4.4.测定斜面的坡度（俯仰角度） (12) 4.5.测量目标概略高度 (13) 4.6.DQY-1型指南针主要功能 (14) 5.应用：天线方位角的定位方法和下倾角测量 (15) 5.1.规划选点中确定扇区天线的方位角 (15) 5.2.优化中测量已安装天线的方位角 (15) 5.3.天线下倾角的粗略测量 (16) 6.应用：指南针与地图的配合使用 (16) 6.1.利用指南针探知现在所在位置的步骤 (17) 6.2.用指南针探知前进的方向 (17) 7.指南针使用的注意事项 (17) 8.附录：密位的概念 (18) 1.指南针的原理和历史 说明：指南针是民间的通常称呼，在军事上正式名称为指北针或军用指北针，在地质上使用的称为地质罗盘仪，本文通称指南针。 1.1.指南针的原理 指南针是利用地球磁场作用来指示北方的，利用的是磁场同极性相斥、异极性相吸的原理，然后以北方为起始点，定其为零度，顺时针方向依序确定各方位角，可由此来指示方向。定位上必须配合地图的运用来寻求相对位置才能明了自身所处之处。 注意指南针所指的北不是真北，而是磁北，这是因为地球南、北极和地磁南、北极不在一个位置上，而是有一个角度，这个角度叫磁偏角。不同地点的磁偏角一般是不同的，同一地点的磁偏角也因时而变。 1.2.指南针的历史 指南针是中国古代四大发明之一，也是中国对世界文明发展的一项重大贡献。指南针是利用磁铁在地球磁场中的南北极极性而制成的一种指向仪器，磁石的这种特性，被古人利用来制成指南工具。最早出现的指南工具叫司南，战国时已普遍使用。它是利用天然磁石琢磨而成，样子像一只勺，重心位于底部正中，底盘光滑，四周刻二十四向，使用时把长勺放在底盘上，用手轻拨，使它转动，停下后长柄就指向南方。另外，指南车的发明进一步把这种仪器提升至更高的境界。 但是，用天然磁石琢磨而成的司南，成品较低，磁性较弱。到了宋代，人们发明了 使用指南针，可使地图和实际地形的方位一致，探知现在你所在的地点和寻找的目的地的方位。 指南针务必水平地拿着，而且要远离以下列举的各种物品，才可避免磁针发生错乱：指南针应离铁丝网10米，高压线55米，汽车和飞机20米，以及含有磁铁如磁性容器等10米。 结构、性能 1.方位测量机构:由罗盘、方位框、瞄准器及瞄准玻璃等组成。方位分划外圈为60—00密位分划制，单位为0—50密位;内圈为360o分划制，单位为5o。方位指示精度为0—25密位。 2.距离估定器：有瞄准器及瞄准玻璃等组成。瞄准玻璃上刻有距离估定线及密位分划线。当壳盖与壳身之测距定位线相对准，瞄准器处于垂直位置时，距离固定线与瞄准器组成10：1之比例测距固定器;密位分划线与瞄准器组成密位测距估定器。距离估定器的测距精度为5%。 3.俯仰角测量机构：由俯仰瞄准器、俯仰摆及锁紧机构等组成。其量程为±90o、单位为5o。俯仰角测量精度为2.5o。 4.里程测量机构:由里程测量表轮、里程表、里程表针及齿轮系等组成。里程表有1:100000;1:50000;1:25000三种分划，单位为公里。里程测量精度为2%。 5.坐标梯尺：由相互垂直的两组测尺组成。长尺80mm;短尺20mm。单位1mm。坐标梯尺测量精度为0.5mm。 测方位角：以判定方位、标定地图、指示目标等。 例一:测站立点至目标的磁方位角。 打开指北针，使壳盖至最大位置，将指北针托平，(单眼紧贴瞄准器)调整瞄准器的角度，使透过放大镜能清晰的看清方位指标线及所对应的分划值。瞄准时通过瞄准器上的长缝和瞄准线瞄准目标，此时方位指标线所对应的密位分划值，即为站立点至目标的磁方位角。 例二：标定地图—使地图上北方与现地正北方向一致。 展平地图，将指北针坐标梯尺长边与地图上磁北方向线(即地图中的PP'虚线)密合，此时坐标梯尺始端应指向地图下方，转动地图，使指北针方位指标线对应值指示为零。此时地图即已标定。 例三：利用地图量测站立点至目标的磁方位角。 按例二方法先将地图标定，使指北针坐标梯尺长边通过站立点和目标两点或这两点延长线，坐标梯尺的始端应指向站立点。此时方位指标线所对应之密位分划值即为站立点至目标的磁方位角。 估测距离： ① 已知北侧目标的间隔，估测目标至站立点之间的距离。 根据目标间隔在瞄准玻璃上所占的大小，可按10:1的比例公式或密位公式来估算距离。 比例公式： 立足点至目标的距离(米)=目标间隔宽度(米)x 10 / 目标占两估定线宽度的倍数 密位公式： 数字电子罗盘型号:XL49-ZCC212N-TTL-TY1 一．概述 电子罗盘是基于X，Y 两个方向的磁阻传感器测出地球磁场的水平分量，从而得出方位 角。本产品无活动件，耐振动，并具有硬铁校准功能，可以克服 周围硬铁磁场的干扰。工作电压：+5V，功耗低，体积小。以TTL 方式与上位机进行通信，.其输出波特率9600bp/s，为查询输出 方式。 二．产品特点 体积小； 重量轻； 功耗低； 耐振动；三．产品应用 手持式仪器仪表； 机器人导航、定位； 航行系统； 船用自动； 天线定位； 车载GPS 导航； 航模定四．技术参数表： 三．产品应用 手持式仪器仪表； 机器人导航、定位； 航行系统； 船用自动舵； 天线定位； 车载GPS 导航； 航模定向。 四．技术参数表： 测量范围;0°\u65374X 360° 分辨率:1 精度:<5 响应频率:5 重复性:<1 电压:5+(-)0.1V 工作电流:<30 工作温度:-40 ～+ 85 外形尺寸:22 * 25.4 * 11.5 五．通讯协议：（数据输出为ASC11 码）： 1、输出协议： 每组方位数据共11 个字节,内容如下: Byte1：$[0x24] Byte2：H[0x48] Byte3：,[0x2C] Byte4：角度值的百位 Byte5：角度值的十位 Byte6：角度值的个位 Byte7：*[0x2A] Byte8：校验第一位 Byte9：校验第二位 Byte10：回车[0x0d] Byte11：换行[0x0a] 如: $H,211*30 注: 单字节传送每帧的格式为:1 位起始位,8 位数据位,1 位结束位2、用户指令： 本科毕业论文 便携式电子罗盘软件设计与校准 学生姓名： 学号： 学院：机电工程学院 专业：机械设计制造及其自动化（机电一体化）指导教师： 2016年 5 月 9 日 目录 引言 (4) 第一章.电子罗盘的测量与倾角补偿原理 (5) 1.1 电子罗盘的测量原理 (5) 1.2 倾角补偿原理 (6) 第二章电子罗盘的硬件设计与实现 (7) 2.1 系统框架 (7) 2.2 传感器的选择 (7) 2.3. 单片机开发环境 (8) 第三章.电子罗盘误差分析与补偿 (9) 3.1 误差来源 (9) 3.2 误差的补偿 (10) 3.2.1 漂移补偿 (10) 3.2.2 椭球化补偿 (10) 第四章.校正及其程序设计 (12) 4.1 8字型校准 (12) 4.2 8字型校准的程序设计 (12) 4.3 倾斜补偿的程序设计与实现 (13) 4.4 滤波算法 (14) 第五章.结论与展望 (15) 致谢 (16) 参考文献 (17) 便携式电子罗盘软件设计与校准 摘要本设计采用了STM32F103C8T6高速单片机为控制核心，连接了采用IIC总线通讯方式的磁阻传感器HMC5883L集成模块和加速度传感器MMA8452集成模块，通过磁阻传感器测量大地磁场，但是测量的数据仅仅在水平面内有效。在倾斜时侧需要使用加速度计进行补偿。在经过加速度传感器的姿态数据采集后使用单片机进行数据整理、运算，经过加速度计得到的X、Y、Z三轴姿态信息进行分别计算出俯仰角PITCH和横滚角ROLL。磁阻传感器采集的大地磁场的X、Y、Z三轴数据经过单片机进行俯仰角和横滚角的倾斜度补偿。在经过补偿之后，通过SPI连接的OLED显示屏输出磁阻传感器的大地磁场角度信息。 关键词：STM32单片机磁阻传感器加速度计电子罗盘 The design and calibration of portable electronic compass system Abstract This design adopts the stm32f103c8t6 high-speed microcontroller as control core, connecting the IIC bus communication hmc5883l magnetoresistive sensor integrated module and acceleration sensor MMA8452 integrated module, by magnetoresistive sensor to measure the magnetic field of the earth, but the measurement data only in the horizontal plane effectively. Accelerometer is used to compensate for the inclination of the side. In after acceleration sensor attitude data acquisition SCM data arrangement, calculation, after acceleration meter is obtained the X, y, Z three-axis attitude information are respectively to calculate the pitching angle of pitch and transverse roll angle, roll. The X, Y and Z three axis data of the magnetic field of the magnetic field of the magnetic field of the magnetic field of the magnetic resistance sensor are carried out by the single chip microcomputer to carry on the pitch angle and roll angle of the roll angle compensation. After compensation, the earth's magnetic field angle information of the OLED display is connected with the SPI display screen. Key words STM32 MCU ; magnetoresistive sensor ;acceleration sensor; electronic compass电子罗盘的工作原理及校准 电子罗盘,电子指南针,android
军用指南针的详细说明书
指北针使用说明书
电子罗盘的方位角计算公式
指南针使用手册
数字罗盘项目可行性研究报告
电子罗盘
军用指北针图解说明
数字罗盘的设计
指北针使用方法概述
数字式电子罗盘毕业设计
指南针软件说明书
军用指南针的使用方法
指南针使用说明(1.1版)
指南针使用方法
数字电子罗盘 型号
基于磁阻式传感器的电子罗盘的设计大学论文