基于单片机的电子指南针的设计
基于单片机的电子指南针设计
基于单片机的电子指南针设计摘要：指南针是我国的四大发明之一，在早期指南针是把磁化指针和方位盘组合在了一起，这样的指南针比较笨重，不便于携带而且指针灵敏度比较差，准确性也比较低，稳定性不是很好。
所以，为了解决这些问题，我们采用了专用的磁场传感器来设计电子指南针。
在这个系统中我们通过磁阻传感器来采集某一方向的磁场强度，接着可以通过电子指南针硬件电路MCU控制器对刚才采集到的磁场强度进行处理并显示上传，从而可以达到显示当前所指方向的目的。
关键词：电子指南针；磁阻传感器；单片机；液晶显示器The Design of Electronic Compass Based on MCU (Electrical engineering and automation, School of Information and Electrical Engineering）Abstract:One of the China’s four great inventions is a compass,early compass pointer and orientation using magnetic disk combination, Such relatively bulky compass ,it is not convenient to carry, and instructions to have insufficient sensitivity and accuracy is poor and have a poor stability. In this system we magnetoresistive sensor to collect the magnetic field strength in a direction, then via electronic compass MCU controller hardware circuit of the magnetic field intensity of the collected just processed and displayed upload, which can display the current in the direction to achieve the purpose. Key words: Electronic compass; GMR; MCU; LCD1 引言指南针是可以判断方向的一种简单仪器，它的诞生是我国劳动人民通过长期的实践，对物体磁性认识的结果。
基于AT89C51的数字指南针设计与实现
基于AT89C51的数字指南针设计与实现作者：犹陆科卢涵宇王羽佳来源：《电脑知识与技术》2018年第15期摘要：随着人民生活技水平的提升，人们外出旅游越来越多。
本文设计的数字指南针系统，充分结合AT89C51芯片的性能特点，采用两个霍尔传感器作为地磁信息采集的核心部件，实现了对地磁信息的采集、放大，经过单片机处理，最终显示出用文字和语音表示的当前所处方位及当前地理位置的温度信息。
关键词：数字指南针；AT89C51；地磁信息；数字温度传感器中图分类号： TP208 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）15-0264-02Design and Implementation of Digital Compass Based on AT89C51YOU Lu-ke，LU Han-yu ，WANG Yu-jia（ College of Big Data and Information Engineering，Guiyang 550025，China）Abstract： With the improvement of people's living skills， more and more people go out to travel. The digital compass system designed in this paper， fully combined with the performance characteristics of AT89C51 chip， uses two Holzer sensors as the core components of geomagnetic information collection， and realizes the acquisition and magnification of geomagnetic information. It has been processed by single chip computer. Finally， it shows the current location and the current geographical position expressed in words and speech. The temperature information is placed.Key words： Digital compass； AT89C51； Geomagnetic information；Digital temperature sensor隨着数字化的快速兴起，指南技术也正朝着方便、快捷和高性能等方向发展。
基于单片机的电子指南针设计毕业论文 最新完整版
题目基于单片机的电子指南针设计学生姓名学号所在学院专业班级指导教师完成地点2017 年6月3日毕业论文﹙设计﹚任务书院(系) 物理与电信工程学院专业班级通信1103班学生姓名王婷婷一、毕业论文﹙设计﹚题目基于单片机的电子指南针设计二、毕业论文﹙设计﹚工作自止三、毕业论文﹙设计﹚进行地点: 物理与电信工程学院实验室四、毕业论文﹙设计﹚的内容要求：指南针是一种重要的导航工具，可应用在多种场合中。
电子指南针内部结构固定，没有移动部分，可以简单地和其它电子系统接口，因此可代替旧的磁指南针。
并以精度高、稳定性好等特点得到了广泛运用。
本课题具体要求如下：1. 熟悉指南针的工作原理；2. 选择合适的电磁感应器进行系统设计，完成显示功能；3. 能够利用电池对系统供电，系统集成，完成功能调试。
成果形式：实验样机一套。
毕业设计进度安排: 1.10─3.20：查阅资料（参考文献不少于10篇），进行方案论证，完成开题报告。
完成不少于3000字的外文翻译；3.20─4.30：设计硬件电路，编写相关软件、完成电路仿真及样机调试；5.1─5.20：完善系统调试，撰写论文，准备毕业设计验收等工作；5.21-6.10：整理资料，修改论文，准备毕业答辩。
指导教师系(教研室)通信教研室系(教研室)主任签名批准日期接受论文 (设计)任务开始执行日期学生签名基于单片机的电子指南针设计王婷婷（陕西理工学院物理与电信工程学院通信1103班，陕西汉中 723003）指导教师：郑争兵[摘要]指南针是用以判别方位的一种简单仪器,是一种重要的导航工具，可应用在多种场合中。
当人们置于一个陌生的环境中，导航定向非常重要，随着手机的普及，其内置指南针已被人们广泛应用，但是一旦出现手机无电以及信号不强时无法定位。
针对这一问题，因此开发一款基于单片机的低成本便于携带的电子指南针系统，以满足人们的精确定向。
此次设计的原理是通过STC89C52单片机处理异性磁阻(AMR)传感器芯片HMC5883L得到的信息数据，最终在LCD1602液晶上显示数据，得到当前的角度信息与方位信息。
GY-26电子指南针PIC代码IIC
#include <stdio.h>
__CONFIG(0x3F32); //芯片配置字
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define ulint unsigned long int
void LCD_write_onechar(uchar COMM,uchar DAT);
void LCD_write_string(uchar X,uchar Y,uchar *string);
uint get_GY_26(uchar read_begin_address,uchar GY_26_cmd);
SSPCON2 = 0x00; //IIC设置
SSPADD = 50; //IIC设置
}
//LCD初始化***************************
void lcd_init(void)
{
nms_delay(100);
uchar START_DISPLAY2[16]={" Temp : "};//LCD初始化显示数据
uchar display[7]={0,0,0,'.',0,0Xdf,0}; //显示数据数组
/*********************************************
iic_Write8Bit(GY_26_cmd); //写指南针命令
iic_Stop(); //iic写停止时序
nms_delay(55); //延时，可执行其他程序
iic_Start(); //iic启动时序
基于单片机的电子指南针设计讲解
基于单片机的电子指南针设计讲解引言电子指南针是一种用于导航或测量方向的仪器，它能够指示地球表面的磁北方向。
传统的指南针使用磁针和标度盘来指示方向，而电子指南针则是利用电子元件和算法来实现同样的功能。
本文将详细介绍基于单片机的电子指南针的设计原理和实现方法。
一、设计原理1.磁场传感器基于单片机的电子指南针需要使用磁场传感器来检测地球的磁场以确定方向。
常用的磁场传感器有磁敏电阻（Magnetic Resistance, MR）传感器和磁传感器（Hall Effect Sensor）。
磁敏电阻通过磁场的变化产生电阻值的变化，而磁传感器则是通过磁场对半导体材料电阻产生影响来实现磁场的测量。
2.单片机单片机是电子指南针的核心控制器，它负责磁场传感器数据的采集和处理，计算出指南针所指的方向。
常用的单片机有Atmel AVR系列和Microchip PIC系列等。
3.算法在磁场传感器测量到地球的磁场之后，需要通过算法将测量到的磁场转化为实际的方向。
常用的算法有磁力计校正算法和方位角计算算法等。
磁力计校正算法用于校正磁场传感器的非线性误差，而方位角计算算法用于将磁场数据转化为具体的方向。
二、设计步骤1.硬件设计硬件设计是电子指南针设计的基础，包括磁场传感器的选型和电路的设计。
首先需要选择适合的磁场传感器，根据系统的需求选择MR传感器或磁传感器，并连接到单片机的输入引脚。
然后根据单片机的引脚和电源需求设计电路，为单片机提供稳定的电压和电流。
2.软件开发软件开发是电子指南针设计的关键步骤，包括单片机的编程和算法的实现。
首先需要编写单片机的驱动程序，用于配置和读取磁场传感器的数据。
然后编写磁力计校正算法，校正磁场传感器的非线性误差。
最后编写方位角计算算法，将磁场数据转化为实际的方向。
3.调试和测试在完成硬件设计和软件开发之后，需要进行调试和测试来验证电子指南针的性能。
首先需要使用磁铁等外部磁场源来检测磁场传感器的灵敏度和稳定性。
基于单片机的电子指南针系统设计说明
毕业设计（论文）手册学生：宏岩指导教师：罗红宇专业：自动化班级： 0843工程技术师学院教务处制二Ｏ一零年四月毕业设计（论文）选题论证书毕业设计（论文）任务书题目：基于单片的电子指南针系统设计电气工程学院系（分院）自动化专业 0843 班学生姓名：宏岩学号： 18 指导教师：罗宏宇职称：副教授教研室主任：系（分院）主任：任务书下发日期：年月日工程技术师学院教务处制本科生毕业设计（论文）开题报告题目_基于单片的电子指南针系统设计院（系）___电气工程学院___________专业_____自动化______ _______班级______0843_ ______________姓名_____宏岩_ _____________指导教师_____罗宏宇_______________开题时间______________________工程技术师学院教务处制一、课题研究意义二、研究方案三、设计（论文）课题评议四、考核组成员毕业设计（论文）指导教师评阅意见注：优（90分以上）；良（80～89）；中（70～79）；及格（60～69）；不及格（60以下）毕业设计（论文）指导教师评定成绩标准注：如属论文且无设计图纸则将第11项的得分加到第12项中毕业设计（论文）评阅人评阅意见注：1.参照评价项目涵与标准，A为合格、B为基本合格、C为不合格；2.有1个C，需修改后答辩，有1个以上C不同意答辩。
毕业设计（论文）答辩记录毕业设计（论文）答辩小组评语及综合成绩注：优（90分以上）；良（80～89）；中（70～79）；及格（60～69）；不及格（60以下）毕业设计（论文）答辩成绩评定标准。
基于STM32电子指南针的设计
基于STM32电子指南针的设计摘要对于电子指南针而言，其不仅仅在我们的日常生活中非常的普遍，而且在在航海、工业等领域中发挥巨大作用，因此未来的市场前景非常的理想。
本论文在设计电子指南针的过程中，其电子控制系统的核心采用的是 stm32 单片机自动控制系统，具体分析是指，借助于先进的磁场传感器，勘测并且获取所在地位和区域的磁场强度，依据勘测的相关数据，同时结合设定好的磁场数据，换算出角度，同时结合实际情况的强度变化，平衡偏差，进而获取现有的位置数据。
电子指南针主要STM32F103C8T6单片机、LCD1602液晶显示、GY-271模块及电压组成。
指南针模块电路把磁场信号转化为电信号，电信号经过放大电路，整流电路等处理，数字信号经过主控芯片的处理送入LCD显示.在本文的研究过程中，探讨利用stm32 单片机的方式实现电子指南针的功能，并通过仿真验证该高能。
本系统的设计优势是指，指南针的结构非常普通、性价比高，同时有非常高的精度，可以便利的检测说的所在的角度和位置，因此有很高的运用价值，可以大范围的推广使用。
关键词：stm32单片机；磁场; 电子指南针；转化；精度第1章绪论1.1 背景的简述指南针作为辨别方向用的仪器，其是凝结了中国劳动人民的伟大发明。
最开始它称之为司南，其最初的原理是在地球磁场中，结合天然磁石进行方向指示，其在航海等相关活动中起到了引导方向的作用。
不过指南针随着时代的发展，为了更好满足人们的需求，对其制作技艺有更好的要求，同时对精度也有更高的要求。
在这个时代的指南针的本质原来没区别，但是现有的机械指南针，不管是便携度，还是灵敏度都有待改进。
历经半个世纪的发展，不仅仅电子科技快速发展，同时设备也逐步实现智能化、自动化。
对于指南针而言，在原有的机械化指南针的基础上，充分利用磁场的传感器等技术作用下逐步发展成电子式，使得电子指南针的使用便利性更强，而且进度更有保证。
依据磁场的传感器，结合地球的电磁场的方向，主要包含了霍尔效应式，磁通门式还有磁阻效应式等三种类型。
基于单片机的电子指南针设计
基于单片机的电子指南针设计摘要指南针是一种广泛应用于航海、军事、野外探险和户外运动等领域的重要仪器，指示方向十分重要。
本文基于单片机制作了一款电子指南针，通过磁力传感器测量地磁场强度，并以此计算地理正北方向。
该电子指南针具有体积小、重量轻、精度高、可靠性好等特点，适合于户外探险、露营和徒步旅行等活动。
关键词：电子指南针，单片机，磁力传感器，地磁场AbstractCompass is an important tool widely used in navigation, military, outdoor exploration and sports, and it is very important to indicate the direction. In this paper, an electronic compass based on single-chip microcomputer was made, which measures the magnetic field strength through magnetic sensors, and calculates the geographical true north direction. The electronic compass has the characteristics of small volume, light weight, high accuracy, good reliability, etc., which is suitable for outdoor exploration, camping, hiking and other activities.Keywords: electronic compass, single-chip microcomputer, magnetic sensor, magnetic field引言指南针，是一种测量地球磁场方向的仪器。
基于单片机的电子指南针的设计
能
关键 词 ： 电子指南针 ＨＭＣ５ ８ ８ ３ ＭＣＵ Ｌ Ｃ Ｄ
Ｏ引言
南 半 球 中 向 上指 向 北方 。 在任何情况下 ， 地 球 磁 场 的 ห้องสมุดไป่ตู้ 向始 终 指 向磁 北 。 而 我们要应用 的， 正 是这 磁场 中 平行 于 地 球 表 面 的 分 量 。在 本 设 计 的 信 号 采
科 学 发 展
科镑
基 于 单 片机 的 电子 指 南 针 的 设计
钱 游
（ 重庆科创职业 学院 重庆４ ０ ２ １ ６ ０ ）
摘 要： 本设计使用 了地磁传感器 ＨＭＣ ５ ８ ８ ３采集某一方 向磁场强度后， 通过 ＭＣＵ控制器对其进行处理并显示 ， 通过对 电子指南针硬件 电路和 软件 程序 的分析， 阐述了电子指南针基本的工作原理及实现。实际测试指南针模块精度 达到 １ 。 ， 实现 了高可靠性 、 高精度 、 强抗 磁场干扰的数码 电子指南针功
高职教育 除了专业课程学 习外也应注重 加强思想政治教育 ， 把 社会主 义核心价值体系融入 到高等职业教育人才培养 的全过程 。 高度重视学生的 职业道 德教育和法制 教育， 重视培养 学生 的诚信 品质 、 敬业精神和 责任 意
基于MSP430F5438单片机便携电子指南针设计
基于MSP430F5438单片机的便携电子指南针研究设计摘要指南针从古至今一直是人们常用的导航工具，从我国发明的司南到现在精密的电子指南设备，无不体现电子设备的众多优点，本设计中主要提出一种新型的电子指南针设计方法，利用磁场传感器、实时时钟芯片、液晶显示屏和单片机构成的电子指南针。
关键词电子指南针；磁场传感器；便携性中图分类号tp368.1 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2013）87-0206-020引言目前比较流行的检测技术是利用磁阻这种磁场传感器检测地磁，利用倒装技术，可以很好的消除数据的偏移量，而这种技术本身可以很好的减小温漂和误检测。
本设计中硬件系统包含磁场传感器、主控核心、液晶显示器、rtc电路等，其中磁阻需要通过支持asic的磁场传感器的芯片将数据通过spi的方式传输给mcu。
1 系统硬件设计硬件设计时首先要考虑微控制器mcu的工作效率还有工作时的功耗情况，所以设计中采用ti公司低功耗16位单片机msp430f5438作为主控核心；其次考虑控制精度要求，采用磁阻传感器gmr和专用芯片asic来分析当前的磁极状态；最后考虑到多功能的实现，加入了rtc功能以及低功耗的lcd显示。
1.1 msp430f5438单片机msp430f54xx系列单片机是德州仪器ti公司近两年推出的新型16位单片机，具有较高的运行频率，内置丰富的存储器，i/o引脚充裕，内置16通道的12位adc，最重要的是它可以超低功耗的运行，非常适合设计成为便携设备。
1.2磁阻传感器及asic本设计中采用了磁阻效应传感器来测量磁场的强度，从而测量出方向。
该原理描述为当电流被施加在强磁性合金属的纵向方向上，如果垂直于电流方向的，然后施加磁场，铁磁磁阻异质性现象的磁阻传感器的根据出现，从而使合金与它们的电阻变化相一致。
由于传感器体积非常小，测量精度高，最小分辨率可达0.00015高斯，所以在本设计中测量地磁场已经足够。
基于单片机的电子指南针设计论文
基于单片机的电子指南针设计论文作为一种重要的导航工具，指南针在航海、野外探险、旅游等领域都有着广泛的应用。
而随着科技的发展，基于单片机的电子指南针也逐渐成为了一种新型的指南针。
本文将详细介绍基于单片机的电子指南针的设计及实现过程。
一、研究背景传统的指南针通常是以地球磁场作为基准，然后通过磁针指示出北方向。
但在一些特殊情况下，如在极地、磁难度大等情况下，传统指南针会出现指示不准的情况。
同时，传统指南针也无法显示出其他相关信息，如当前的位置、速度、方位等。
因此，基于单片机的电子指南针应运而生。
其不仅能够更加准确地指示方向，还能够通过GPS等定位技术来确定当前位置，并显示出相关信息。
因此，其在航海、野外探险、旅游等领域都具有广泛的应用前景。
二、设计方案基于单片机的电子指南针主要由以下几个模块组成：1.方向传感器模块方向传感器模块是电子指南针的核心模块，其主要作用是用来检测磁场方向并输出对应的信号。
传统的方向传感器通常采用针式感应器或霍尔效应传感器，但由于其精度较低，同时也易受到外界环境的干扰，因此我们采用了更为精确的磁力计作为方向传感器。
2.GPS模块GPS模块主要用来定位当前位置。
我们选择使用国内知名的北斗定位模块，其精度高、稳定性好，同时还能够兼容多种信号系统。
3.单片机模块单片机模块是电子指南针的控制中心，其主要负责接收和处理来自方向传感器和GPS模块的数据，并将处理后的数据进行显示和输出。
我们选择使用常见的STM32系列单片机，并结合采用RTX操作系统来提高系统的稳定性和可靠性。
4.显示模块为了实现更加直观的显示效果，我们采用了液晶显示屏作为电子指南针的显示模块。
通过在液晶显示屏上显示出方向、位置、速度、方位等信息，使用户能够更加清晰的了解当前的情况。
三、设计实现过程在实际的设计中，我们首先开发了方向传感器模块。
通过选择STM32F103芯片，并使用I2C总线协议连接到磁力计上，我们成功实现了对磁场的精确检测，并在单片机中实现了相关算法。
基于单片机的电子指南针设计
中国**大学基于51系列单片机的电子指南针设计总结报告电子综合设计小组成员：孙* *冯* *陈*目录一、摘要二、课题任务三、背景知识3.1 罗盘的发展历史和课题背景3.2磁阻效应式电子罗盘原理四、模块方案的选择4.1方案一4.2方案二4.3方案三五、系统总体方案设计六、硬件系统模块设计与实现6.1单片机模块6.2罗盘模块6.3显示模块七、软件系统模块设计与实现(包括系统调试、数据处理)八、实验总结九、参考文献十、附录一、摘要本课题针对电子指南针的各个功能部件对电子指南针的关键部分做了详细的研究。
采用单片机做为系统的核心控制芯片，而单片机的接口是数字信号的，想要它能够处理地球的磁场状况，必须要把磁场信号转化成电信号（电压或电流），然后经过模数转换，把模拟的电信号转化成单片机可以处理的数字信号。
把所得的数字信息通过主控制器进行处理，然后用人机界面表现出来，供我们来读取和应用。
电子指南针系统是一个典型的单片机系统，了解其工作原理及其信号处理流程有利于研究更加复杂的嵌入式系统，特别是系统中采用进口的磁传感器及其相关信号的采集芯片更是有利于研究磁场传感器的实现机理，以便将其更加广泛的应用。
二、课题任务以指南针为设计目标,设计出膏精度的电子指南针.要求如下：•精确地显示所指的方向，显示精度为0.1•可以测量到的方向信息形象地显示在LCD12864液晶屏上•可以通过按键对电子指南针进行实际的操作•给出设计思路、系统框图、电路、作品照片和完整程序三、背景知识3.1 罗盘的发展历史和课题背景通常的导航仪器主要有两种：陀螺罗经和磁罗盘。
对地磁场测量方向的仪器叫做磁罗盘。
我国发明指南针就是一个简易的磁罗盘，对整个人类社会发展做出巨大贡献。
在公元 50 年左右，磁石已经被运用到导航航啦，并且研制出了司南。
在公元 960-1127 年时候，支撑是的指南针——指南龟被研制出来。
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。
基于单片机的电子指南针
目录摘要 (Ⅰ)关键词 (Ⅰ)Abstract (Ⅰ)Key words (Ⅰ)1 引言 (1)2 系统总体方案设计 (3)2.1系统总体框图 (3)2.2 信号采集处理的原理 (4)3 硬件电路设计 (7)3.1 主控电路 (7)3.2 串口通信电路 (10)3.3 指南针模块和接口电路 (11)3.4 实时时钟电路 (14)3.5 液晶显示电路 (15)3.6 按键输入电路 (16)4 软件设计 (17)4.1 主监控程序 (17)4.2 实时时钟驱动 (14)4.3 人机界面驱动 (19)4.3.1 液晶模块驱到 (19)4.3.2 键盘驱动 (19)4.4指南针模块驱动 (19)5 测试结果 (20)6 总结 (21)参考文献 (22)致谢 (23)附录……………………………………………………………………………244基于单片机的电子指南针设计摘要指南针是我国的四大发明之一，早期的指南针采用了磁化指针和方位盘的组合方式，这样的指南针携带起来很不方便，且指示灵敏度上有一定不足，准确性很差。
本文通过对电子指南针基本工作原理的研究分析，采用磁阻（GMR）传感器采集某一方向磁场强度，然后通过MCU控制器对其进行处理并显示上传，达到了显示当前所指方向的目的。
实际测试指南针模块精度达到1°，能够在LCD上显示当前方位，并能通过键盘控制上传数据到上位机。
这样的指南针精度更高，更智能，在大大提高了精度的同时，也降低了成本和设计难度。
关键词电子指南针；磁阻传感器；单片机；液晶显示器The Design of Electronic Compass Based on MCUAbstractOne of the China's four great inventions is a compass, early compass pointer and orientation using magnetic disk combination, it is not convenient to carry such a compass. and instructions to have insufficient sensitivity and accuracy is poor. This article through to the electronic compass basic on working principle of research and analysis, using magnetic resistance (GMR) sensors to collect a certain direction magnetic field intensity, and then through the MCU controller for the treatment and display the upload to display the current pointed direction of purpose. The actual test compass module, up to 1 °accuracy, it can be displayed on LCD and the current position, and through the keyboard control upload data to the PC. Such a compass not only higher accuracy, more intelligent, greatly improving the accuracy, but also reduce the cost and difficulty of design.Key wordsElectronic Compass;GMR; MCU; LCD1引言指南针是用以判别方位的一种简单仪器，又称指北针。
电子指南针的设计与实现
2021/7/17
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温度影响
传感器的温度系数也将影响航向角的 精度，需要考虑的是偏移随温度的漂移。 由于HMC5883l三个相互垂直轴x、y 、z在 同一个封装中，他们的温度系数匹配的很 好，这样三轴经历相同的温度变化也相同。 x和y的比率没有太大的影响。
2021/7/17
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近磁场影响
电子指南针平台上的磁性材料及其附近运动 的磁性物体都会使电子指南针周围地磁场发生变 形从而影响方位角测量的精度。这就被称为近磁 材料的影响。近磁材料的影响可分硬铁影响：来 自电子指南针平台上永久磁铁和被磁化的铁(钢)； 软铁影响：来自地磁场和电子指南针周围软磁材 料的相互作用。硬铁影可以通过实验结果进行计 算可以补偿消除。此外在使用时尽量使电子指南 针远离近磁材料，这样可以降低外磁场对电子磁 指南针的影响，比任何补偿都好。
2021/7/17
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液晶显示模块
1602液晶也叫1602字符型液晶，它是 一种专门用来显示字母、数字、符号等的 点阵型液晶模块。1602LCD是指显示的内容 为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液 晶模块（显示字符和数字）。
2021/7/17
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51单片机模块
作为整个设计的核心部分，单片机最小 系统，是构成整个系统的重中之重，它由电源 指示灯、复位电路、时钟电路、AT89C51单片 机组成。用于处理传感器发送来的数据，进行 计算，整合，传输到1602，从而达到设计要求。
2021/7/17
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我们的设计
基于现状，本文我们采用磁阻传感器来设
计电子磁指南针。设计电子指南针的基本思路：
本设计的软件设计总体思路是将HMC5883L得到的
信息送至单片机内进行处理，再转换为液晶显示
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基于单片机的电子指南针的设计
作者：刘季秋彭森
来源：《卷宗》2017年第11期
摘要：指南针是我国的四大发明之一，早期的指南针采用了磁化指针和方位盘的组合方式，这样的指南针携带起来很不方便，且指示灵敏度上有一定不足，准确性很差。
本文通过对电子指南针基本工作原理的研究分析，采用磁阻（GMR）传感器采集某一方向磁场强度，然后通过MCU控制器对其进行处理并显示上传，达到了显示当前所指方向的目的。
实际测试指南针模块精度达到1°，能够在LCD上显示当前方位，并能通过键盘控制上传数据到上位机。
这样的指南针精度更高，更智能，在大大提高了精度的同时，也降低了成本和设计难度。
1 引言
指南针是用以判别方位的一种简单仪器，又称指北针。
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北极，利用这一性能可以辨别方向。
电子指南针系统是一个典型的单片机系统，了解其工作原理及其信号处理流程有利于研究更加复杂的嵌入式系统，特别是系统中采用进口的磁传感器及其相关信号的采集芯片更是有利于研究磁场传感器的实现机理，以便将其更加广泛的应用。
2 工作原理
本系统采用磁阻（GMR）传感器采集磁场强度，然后把磁场强度转换成数字量，单片机再对这些数字量进行处理，最后将处理得到的结果进行显示。
电子指南针的系统主要由前端磁阻传感器、磁场测量专用转换芯片、单片控制器、辅助扩展电路、键盘、显示模块以及系统电源几个部分组成。
整个系统中前端的磁阻传感器负责测量地磁场的大小并将磁场的变化转化为微弱的电流的变化，专用的磁场测量芯片负责把磁阻传感器变化的电流（模拟量）转换成微控制器可以识别的数字量，然后将该数字信号即采集到的数据通过SPI总线上传给微控制器。
微控制器将表征当前磁场大小的数字量按照方位进行归一化等处理后通过直观的LCD进行方位显示，同时可以通过键盘控制微控制器进行相应的操作，如将转换后的数据通过串口的形式发送到上位机。
整个系统中还包含了实时时钟等一些辅助电路，使整个系统功能得到进一步的扩展，这使得电子指南针更具备实用价值。
3 电源电路
控制部分电路如图1所示，其中包含了微控制器、LCD接口电路、端口上拉电阻、系统时钟电路和指南针模块接口电路。
整个微控制系统中采用了无源晶振的形式发生MCU所需要的时钟信号。
时钟电路中的两个电容用作补偿，使得晶振更容易起振，频率更加稳定。
系统的复位采用了上电复的形式，上电过程中微控制器复位引脚保证10ms以上的高电平就能可靠.的将微控制器复位。
4 串口逻辑电路
图2为串口逻辑电路图。
由于单片机的TTL电平和RS-232协议的电平不同，需要
MAX232进行电平的转换。
在本次设计中还充分利用了串口的DTS信号作为单片机串口编程功能使能信号。
整个通过串口DTR引脚控制在系统编程。
电路如上图所示。
其中复位电平为高；EA引脚为低电平；PSEN引脚为低电平。
5 系统传感器原理
图3为系统方案图。
这部分组要完成对A/D转换后得到的数据进行格式封装，并在上位MCU的控制下进行数据传输。
该芯片内部集成了3轴传感器驱动电路，可以测量X，Y，Z三轴的磁场强度，Z轴的磁场强度可以用来校正水平面，使得X，Y轴的测量更为精确。
6 结论
本设计的主要任务是开发一个以MCS-52单片机为核心的电子指南针。
本设计主要分为硬件部分和软件部分，硬件部分着重考虑硬件电路的简单使用性，所以尽可能简化硬件电路，节省线路板的空间，达到硬件电路最优化设计。
软件采用C程序语言编写，采用模块化设计思想，程序可读性强。
通过仿真、实验验证了系统的可行，达到设计要求。
本次设计采用了160×128点阵的单色液晶显示屏（LCD）作为系统的显示界面，具体的型号为PG160128，该LCM采用了T6963C控制芯片作为显示控制核心。
微控制器只需要对
T6963C芯片进行操作便可以完成对LCD屏的相关操作，使用非常方便。
参考文献
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作者简介
刘季秋，邵阳学院信息工程系电子科学与技术专业学生。
通讯作者（指导老师）
彭森，邵阳学院信息工程系教师。