基于单片机的电子指南针的设计
电子指南针设计报告
电子指南针设计报告
1.前言 (1)
2.总体方案设计 (2)
2.1 传感器方案论证与选择 (2)
2.2 单片机方案选择 (4)
2.3 总体方案设计思想及框图 (6)
3.硬件电路设计 (8)
3.1 单片机最小系统 (8)
3.2 串口电路 (9)
3.3 HMC5883L传感器模块 (10)
3.4 LCD1602液晶屏模块 (12)
4.软件设计 (17)
4.1 HMC5883L与单片机通信软件设计 (17)
4.2 LCD1602人机界面软件设计 (18)
4.3 系统总统软件设计 (18)
5.系统调试 (18)
6.结论 (20)
7.总结与体会 (19)
致谢 (20)
参考文献 (21)
附录A: 电子指南针整机电路图和实物图 (22)
附录B: 1602液晶模块字符储备器 (23)
附录C: 电子指南针程序源代码 (24)
1.前言
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。指南针的前身是中国古代四大发明之一的司南。要紧组成部分是一根装在轴上能够自由转动的磁针。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，利用这一性能能够辨别方向。常用于航海、大地测量等方面。
随着人们对指南针原理认识的不断深入，指南针也由先前笨重的〝司南〞进展到现在的便携式的指南针。但其差不多构造是没有改变的，差不多上属于机械的指针式，其指示的机械结构差不多上没有改变，差不多上利用某种支撑使得磁针能够受到地磁场的阻碍而自由的旋转。由于机械的先天因素导致了指针式指南针在便携性、灵敏度、精度以及使用寿命上都有一定的限制。由于国内外电子技术的飞速进展，专门是在磁传感器和专用芯片上的进展使能指南针的差不多实现机理有了质的改变，不再是机械结构而采纳了磁场传感器和专用处理器对磁场进行测量和处理后指示方向，这确实是当前应用较为广泛的电子式指南针。
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）15-0264-02
Design and Implementation of Digital Compass Based on AT89C51
YOU 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.
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。这样的指南针在大大提高了精度的同时也精度更高，更智能，降低了成本和设计难度.
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; LCD
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。
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。从现阶段看，现有的单片电子指南针主要的作用原理是，利用磁场强度传感器，结合单片机，检测并接受到相关的磁场强度数据并进行数据转换。同时为了达成理想的人机交互的目的，应该在LCD液晶显示和按键方面进行人性化设计。
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）
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
Abstract
Compass 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.
数字电子指南针的设计
数字电子指南针的设计
摘要：指南针是一种重要的导航工具，可运用在多种场合。早起指南针采用磁化指针和方向盘相结合的方式，整个指南针从灵敏度，便携性上都有一定的不足。电子指南针内部结构固定，没有移动部分，可以简单的和其他电子系统接口，因此可以代替旧的磁指南针。以精度高，稳定性好而得到广泛的运用。
本文将详细介绍磁阻（MR）传感器HMC5883L的工作原理，以此为基础利用该芯片采集磁场数据，通过高速微控制器（MCU）完成数据的加工处理，最后以液晶显示器12864完成方位显示功能。
关键字：电子指南针；MR;HMC5883L;MCU(MSP430F149)
Abstract: The compass is a kind of important navigation tool，which can be used in many occasions. The early compass magnetized pointer and the steering wheel combination way , the entire compass from sensitivity ,portability has certain insufficiency. Electronic compass internal structure is fixed , no moving parts ,can be simple and other electronic system interface ,so it can replace the old magnetic compass .with high precision ,good stability and wide use .
基于单片机的智能电子时钟的设计及应用
基于单片机的智能电子时钟的设计及应
用
一、引言
智能电子时钟是一种应用广泛的电子产品，它不仅能够准确显示时间，还具备了一系列智能化的功能，如闹钟、温湿度显示、定时开关等。基于单片机的智能电子时钟设计是近年来电子技术领域中备受关注的研究方向。本文将详细介绍基于单片机的智能电子时钟设计及其应用，并对其进行深入研究。
二、基于单片机的智能电子时钟设计原理
1. 选取合适的单片机芯片
在设计基于单片机的智能电子时钟之前，首先需要选取合适的单片机芯片。常见选择包括51系列、AVR系列和ARM系列等。根据具体需求和功能要求进行选择，并考虑到其性价比、易用性和扩展性。
2. 时钟模块设计
在整个系统中，准确显示时间是最基本也是最关键的功能之一。因此，需要设计一个稳定可靠且精度高的时钟模块。常见选择包括RTC 芯片和GPS模块等。
3. 显示模块选择与驱动
为了实现时间的直观显示，需要选择合适的显示模块。常见选择包括LED数码管、LCD液晶显示屏和OLED显示屏等。同时，还需要设计合适的驱动电路，以实现对显示模块的控制。
4. 功能模块设计
除了基本的时间显示功能外，智能电子时钟还可以具备一系列智能化功能。常见功能包括闹钟、温湿度显示、定时开关等。这些功能需要通过相应的传感器和控制电路来实现。
三、基于单片机的智能电子时钟应用
1. 家庭生活
基于单片机的智能电子时钟在家庭生活中有着广泛应用。它可以
作为家庭闹钟，准确地唤醒人们起床；同时也可以作为温湿度监测器，在家中监测室内温湿度，并提供相应数据。
2. 办公场所
在办公场所中，基于单片机的智能电子时钟可以作为时间提醒器，在工作时间结束时提醒人们休息；同时也可以作为定时开关，在指定
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）87-0206-02
0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。
电子指南针毕业设计论文
摘要
早期的指南针采用了磁化指针和方位盘的组合方式，整个指南针从便携性、指示灵敏度上都有一定不足，极易受到外界因素的干扰。本系统采用专用的磁场传感器结合高速微控制器（MCU）的电子指南针能有效解决这些问题。
系统采用了磁阻（GMR）传感器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上传，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°，能够在LCD上显示当前方位并能通过键盘控制实现磁场校准，磁偏角补偿，重新设定等功能。
关键词：电子指南针；磁阻传感器；单片机；液晶
Abstract
Since the early use of a magnetic compass and direction-pointer of the composition, the entire compass from scratch, on the instructions of a certain sensitivity of the defect. Using a dedicated high-speed magnetic sensors with microcontroller (MCU) electronic compass can effectively solve these problems.
The system is designed by the reluctance (GMR) sensors collecting a certain direction through the magnetic field strength after the MCU Controller its judgement will be dealt with the results, through the LCD screen display and can be sent to the MCU's top serial Machine. The actual test compass module can reach 1 °, in the LCD display on the current position and through the keyboard control can realize functions like the magnetic field calibration, Magnetic declination, Reset etc.
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。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 [1]。到了20世纪出，陀螺罗盘的问世，对罗盘又是一场革命。罗盘感应这地球的自转，磁性物质对其没有影响。使得陀螺罗盘的标度盘非
电子指南针的设计与实现
电子指南针基本原理
在地磁场下，A为物体运动方向，在正北轴 与正东轴上投影,分别为BD和DO角度 所得为 arctan(BD/DO),即可得出现实运动方向与正东夹 角，从而判断出物体运动方向如下图所示。
北 C 西 O β D β=arctan(BD/DO) B 东
系统误差分析
电子指南针是通过地球磁场来确定角 度，因而不希望有其它磁场叠加到地磁场 上，影响磁场的 大小和方向，造成角度误 差。由于磁阻传感器本身的构造和环境因 素的影响，误差是不可避免的。主要有磁 阻传感器误差、温度的影响、近磁场的影 响等。
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。
近来自百度文库场影响
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。
51单片机HMC5883L指南针毕设论文
论文题目：电子指南针的设计与实现
专业：电子信息工程
学生：签名：
指导教师：签名：
摘要
指南针是中国古代四大发明之一，是古老中国贡献给世界的宝贵智慧之一，由此传入西欧，进而开启了发现新大陆，环球旅行的波澜壮阔的史诗，但是古老的指南针具有不稳定，精度低，不易携带的缺点。随着集成电路工艺的改进和发展，人们利用磁场的变化影响电感电路的原理制作出了磁阻传感器，利用磁阻传感器，人们制作出了电子指南针，使得指南针的发展进入了一个崭新的时代。本文利用Honeywell公司生产的磁阻传感器HMC5883L通过采集某一方向的磁场强度并将输出的数据上传到51单片机，单片机进行数据处理后把它直观的显示到LCM12864液晶显示屏上面。指南针精度达到小数点后一位，同时人们可以根据指针的位置判断出自己所在的方位。
【关键词】磁阻传感器 51单片机 LCM12864
【论文类型】设计
Title:
Major:
Name: Signature: Supervisor: Signature:
Abstract
【Key words】（小四号Times New Roman）
【Type of Thesis】（小四号Times New Roman）
绪论
指南针是一种重要的导航工具，可应用在多种场合中。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。常用于航海、大地测量、旅行及军事等方面。随着电子技术的发展，电子指南针的优势渐渐体现出来，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。通过采集某一方向磁场强度，传至mcu对其进行处理并输出到液晶屏上显示。通过采用磁阻传感器采集地球上磁场的强度，并通过51单片机处理后显示在液晶显示屏上，有利于研究国外先进传感器工作机理，为以后做更精密的系统打下基础。指南针的始祖大约出现在战国时期。它是用天然磁石制成的。样子象一把汤勺，圆底，可以放在平滑的“地盘”上并保持平衡，且可以自由旋转。当它静止的时候，勺柄就会指向南方。后来随着人们认识的深入，指南针越来越精巧，但其基本原理还是依靠某种支撑机械式的工作，易受到外界因素的制约影响工作，随着电子技术的不断进步，人们做出了磁阻传感器，应用在导航仪，手机等电子设备中，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,使指南针的发展有了质的发展。
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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。