基于磁阻传感器的低功耗方向指示系统
基于磁阻传感器的微型姿态测试电路
中文核心期刊＜微计算机信患：｝（测控自动化）２００８年第２４卷第８—１期 转速和姿态的确定。
本系统要求上电复位，不能使用常规的上电后复位，因此不
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
能使用复位开关芯片；同时要保证系统高抗冲击性，不能使用不
抗冲击的单片机来产生复位脉冲；系统要求小体积，如果使用
ＣＰＬＤ，无法实现系统对体积要求。由于以上的限制，最后设计了
Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ Ｓｅｎｓｏｒｓ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ Ｓｅｎｓｏｒ；Ｓｅｔ／Ｒｅｓｅｔ Ｐｕｌｓｅ；Ｄｙｌｌｓｍｉｃ Ｔｅｓｔｉｎｇ
ｊ
引言
获取导弹的飞行姿态信息对分析其飞行动力学特性具有 重要意义。在现代武器试验中，常用遥测系统获取其内部各系统 的Ｔ作状态参数和环境数据，为评定导弹的性能及进行导弹故 障分析提供依据。本文利用三维磁阻传感器来测量地磁场的三 个分量，经过遥测天线将信号发送到地面遥测站，接收数据。进 而确定高速旋转飞行体的转速和姿态。
本文的创新点是，充分利用了ＨＯＮＥＹＷＥＬＬ磁阻传感器高 精度、高响应度、微小体积的突出特点，来测试高速旋转弹的转速 和姿态。在项目小体积的要求下，设计了一种新型的用单稳态触
发器７４ＨＣｌ２３来产生系统所需要的置位腹位脉冲信号。实际电
路在恶劣环境下，仍然可以正常的工作，电路的可靠性可以保证。 参考文献 ［１】王国余，张欣，景亮。新型传感器在地磁场测量中的应用【Ｊ】传 感器技术，２００２．１０：４３－４５。 ｆ２】贺桂芳，蒋华军．磁阻传感器在转速测量中的应用【Ｊ】微计算 机信息（测控自动化）２００６．５，１：１６８—１６９。 【３】孙雪峰，熊沈蜀．磁阻式传感器的ＳＥＴ／ＲＥＳＥＴ电路设计及应 用【Ｊ】电测与仪表，２００３．７，２２—２５。 ［４］ＨＯＮＥＹＷＥＬＬ ＨＭＣｌ０２２ ＨＭＣｌ０２１Ｚ芯片资料。 作者简介：刘晓娜（１９８３一），女（汉族），河北省保定市人，山西 省巾北大学２００１级通信与信息系统学院在读研究生。研究 方向：基于ＭＥＭＳ加速度计，地磁传感器的弹旋基准测试系 统；马铁华（１９６４一一），男，汉族，博士后；研究方向：动态测试技 术与智能仪器，新型传感技术与系统、光通信技术；现从事工 作：巾北大学信息与通信工程学院教学副院长。
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TXDRXD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）。
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。
磁阻传感器在车流检测中的应用
磁阻传感器在车流检测中的应用【摘要】为了缓解城市交通拥堵，研究了一种基于磁阻传感器的车流量检测系统，磁阻传感器能将车辆引起的地磁扰动转换为清晰的电压信号输出。
该系统包含了信号放大模块、无线通信模块等，多个地磁传感器节点通过无线通信模块与计算机系统相连，将检测到的车流信息反馈到上位机，从而实现对整个路口车流的检测。
【关键词】磁阻传感器；车流量检测1.引言如何缓解城市交通拥堵、提高道路通行能力已经成为当前迫切需要研究解决的课题。
如果可以根据各车道车流量来实现对交通信号灯的智能化控制，合理地分配交通信号灯控制时间，那么就可以提高交通系统效率，缓解交通拥堵现象。
为获取车流量相关数据必须设计一个道路车流量检测系统。
针对车流量检测系统的需求，本文介绍了磁阻传感器车流量检测原理，采用双轴磁阻传感器HMC1022和无线通信模块技术设计了一种车流量检测系统。
2.检测原理地磁车辆检测器是基于磁阻传感器的车辆检测技术，具有尺寸小、安装方便、对非铁磁性物体无反应、可靠性高等特点。
磁阻传感器主要利用镍铁导磁合金的磁阻效应。
磁阻传感器的基础元件是惠斯通电桥，组成电桥的电阻由镍铁导磁合金材料制成，该电阻的电阻值与偏置电流和磁场矢量之间的夹角存在一定的函数关系。
地球磁场强度很弱，在最强的两极其强度不到1mT，平均强度约为0.06mT。
车辆本身含有的铁磁物质会对车辆存在区域的地磁信号产生影响，使车辆所在区域的地球磁力线发生弯曲。
在一个有限的空间里，地球磁场可以看成是均匀的，当这个均匀磁场被铁磁性材料（如铁、钢、镍、钴等）扰动时，它的均匀性就会受到破坏。
当车辆经过传感器附近，传感器能够灵敏感知到信号的变化，经信号分析就可以得到检测路面的车流信息。
3.硬件设计本设计是以STC12C5A60S2单片机为控制基础，以HMC1022为信息采集传感器的单节点分布式车流量信息采集与控制系统。
传感器节点由双轴磁阻传感器HMC1022、XL02-232AP1无线通信模块和电源组成。
磁阻传感器在导航系统中的应用
磁阻传感器在导航系统中的应用Michael J. Caruso霍尼韦尔公司摘 要当今大多数导航系统使用某种型号的罗盘来确定航向使用地球磁场以磁阻(MR)传感器为基础的电子罗盘可以分辨好于0.1度的旋转角度本文将讨论使用MR传感器的简易八指针罗盘同时还将讨论使用MR 传感器制作1度罗盘的方法本文中还介绍了用来纠正罗盘倾斜角度和附近铁质材料干扰的补偿技术简 介几个世纪以来人们在导航中一直使用磁罗盘虽然有资料显示早在二千多年前中国人就开始使用天然磁石-一种磁铁矿来指示水平方向但罗盘的发明者还是无人知晓看来也许是12世纪的地中海海员最先在海上使用了磁罗盘[1]当今的平衡式指针罗盘只是稍微改变了这项早期发明先进技术生产出了状态稳定的电子罗盘这种罗盘以MR 磁传感器和加速度原理的倾斜传感器为基础电子罗盘具有许多优于常规“指针”型或常平罗盘的长处例如: 抗冲击性和抗振性对杂散磁场效应的补偿以及与电子导航系统的直接接口本文将讨论两类罗盘 基本的八指针罗盘与1度罗盘地球磁场地球的磁场强度大约为0.5至0.6高斯并且具有一个平行于地球表面的成份它始终指向磁北这是所有磁罗盘的制作基础此处的关键词是“平行于地球表面”和“磁北”图1-地球磁场与真北地球磁场可用图1中所示的双极模型模拟表示该图图示了北半球中地球磁场向下指向北方在赤道处它水平指向北方并且在南半球中向上指向北方在任何情况下地球磁场的方向始终指向磁北被用来确定罗盘方向的正是这磁场中平行于地球表面的分量磁场与地球表面的夹角被称为磁倾角或倾角(见图2)在北半球中磁倾角大约为朝北70°在确定方位角或罗盘指向时只使用地球磁场的X 和Y 分量地球磁场的垂直部分忽略不计术语磁北指的是地球磁极位置大约与真北或地理正北偏差11.5度真北位于地球自转轴线上在地图上由子午线标出在地球不同位置上磁北与真北可偏差±25度或如图3所示更大的偏差这种偏差被称为磁偏角可根据以地理位置为基础的查找表确定(朝前)(朝右)地面(朝下)|地面|=√Hx2+Hy2+Hz2∅=磁倾角或倾角图2-XY Z坐标中的地球磁场准确地找到罗盘航向或方位角的关键是两个步骤: 1)确定地球磁场的水平分量的Hx和Hy; 2)增加或减去适当的磁偏角以纠正真北方位图3-用来纠正真北方位的磁偏角磁传感原理当今有几种类型的电子罗盘可供选择: 磁通门磁阻式磁感应式以及其它类型导航系统常见的磁罗盘是磁通门传感器它由一套环绕磁心的线圈组成该磁心配有励磁电路可测量分辨率小于1毫高斯的磁场这类传感器提供低成本的磁场探测方法; 它们体积偏大易碎响应时间慢有时候动作中的磁通门传感器可以有2-3秒的输出响应时间当导航高速行驶的汽车或无人驾驶飞机时这读出滞后现象是无法接受的另一种磁传感器是磁阻(MR)传感器这种传感器由透磁合金薄带(NiFe磁膜)制成这种透磁合金薄带的电阻性随磁场的发生变化而变化这种传感器具有一条很明确的灵敏度轴线并作为集成电路批量生产最近的MR传感器可以显示0.1毫高斯以下的灵敏度固态的小尺寸封装且响应时间小于1微秒这些MR传感器使行驶中的汽车获得可靠的磁场读数其读取速率高达1,000次每秒本文余下部分将讨论使用磁阻传感器检测以电压输出表示的地球磁场特征和强度传感器还将检测任何杂散磁场或叠加在地球磁场上的磁场偏差磁传感器输出将含有X Y和Z轴分量作为我们导航参考: X轴分量是指向前看方向Y轴分量是指向右看方向Z轴分量如图2所示罗盘设计在导航系统中有多种形式的罗盘供使用在这里我们将讨论两种使用磁阻传感器的形式-八点罗盘和1度罗盘八点罗盘-一种简易的八点罗盘指示主要的极点(N S E W)和中间极点(NENWSE SW)该类罗盘可用于驾驶员需要知道大致行进方向时基本的自动使用在这应用场合磁传感器可被缩减为只使用X和Y轴的双轴传感器汽车通常行驶在水平表面上不包括任何小山或深穴这样X和Y传感器可直接测量地球的Hx和Hy磁场罗盘可安装在仪表板上板上的X轴直指前方Y轴指向左方关于汽车对地球磁场的磁效应当前不予考虑设计罗盘时可将其分成八个区域用来指示主要方向为了分析磁阻传感器的响应在汽车作环状行进时如图4所示标出X和Y输出值我们已知道地球磁场始终指向北面就可以在X轴(和汽车)直接指向北面时开始进行分析因为此时地球磁场中没有指向左面或西面的部分所以X输出值将为最大值且Y输出值为零当汽车按顺时针方向驶向东面时X 轴将减小为零而Y 轴将减至其最大负值当汽车继续以顺时针方向驶向正南面时X 轴将减至其最大负值而Y 轴将还原为零图4显示了这结果以及X 和Y 轴的完整环形循环过程磁力计的X 和Y 输出值可用cos(∅)和sin(∅)函数表示其中∅表示方位角指磁北方向(度)图4-360°旋转的磁输出值X 和Y 图4的X 和Y曲线可划分为八个区域表示四个主要极点和四个中间极点可将这些曲线组合在一起后以表示每一区域为判定罗盘的8个航向则需要两个转折点上转折点和下转折点可通过获得X 和Y 的满量程(FS)值来确定转折点如下所示:上转折点=100*sin(22.5°)(%FS)=38%FS (1)下转折点=-100* sin(22.5°)(%FS)=-38%FS 可使用电压比较器检测上转折点和下转折点电平以便将X 和Y 曲线分为四个区域: AB C 和D 可通过组合AB C 和D 及使用Boolean 逻辑门四个比较器和图5所示的双轴磁传感器来确定罗盘的八个指针这电路需要一个灵敏度为1-2毫高斯的双轴磁传感器磁滞和磁线性度必须小于1-2%FS 并有好的重复性在使用该种设计时必须考虑三个限制因素: 1)因没有倾斜补偿功能所以罗盘必须保持水平2)附近应没有铁质材料以免产生磁干扰3)很难将磁偏角添加到该设计中在以下讨论1度罗盘时也要考虑这三个限制因素比较器图5-八点罗盘电路1度罗盘-一些导航系统不仅仅只要求使用八点指示例如全球定位系统(GPS)已得到一个采用先进技术在显像地图上跟踪汽车位置的结果其精确度小于10米这些系统依靠与四个卫星的遥测接触有时还借助于系统无线电塔确定位置时能与这四个卫星保持在一条瞄准线上是十分必要的城市和隧道中需要备用系统这样在短时间死区时仍可以维持这定向过程这正是精度更高的罗盘能帮助GPS 型导航系统的地方在丢失GPS 信号的过程中了解汽车速度和行进方向就能保持对汽车进行正确的跟踪可以采用陀螺仪来维持行进方向但低成本的MR 型罗盘则是最佳选择对于这些系统所希望的罗盘精度为1度为得到1度精度的罗盘需要一台能可靠地分辨0.1度角度变化的磁传感器这类传感器还必须具有低的磁滞(<0.05%FS)高的线性度(<0.5%FS 误差)而且是可重复的X 和Y 平面中的磁场一般在200至300毫高斯范围内-在赤道处更大-在两极较小可运用下列方程式:方位角=arcTan(y/x) (2)估算出所需的磁力计分辨率要想分辨200毫高斯磁场0.1°的变化需要大于0.35毫高斯的磁灵敏度现在我们可用固态的MR传感器它能可靠地分辨0.07毫高斯信号并具有5倍余度的检测灵敏度使用图6所示的简易磁传感器时可用水平面中的X 和Y 输出值计算出方位角运算正切函数在大于180°时是有效的并不允许Y=0的除法运算我们可以运用下列方程式:输出(%F S )高压低压HMC1002 2-轴磁传感器X 输出Y输出磁传感器S/R 脉冲≈每隔2秒图6-无倾斜补偿的1度罗盘系统方位角(x=0y <0) =90.0 (3)方位角(x=0y >0) =270.0方位角(x <0) =180-[arcTan(y/x)*180/π方位角(x >0y <0) =-[arcTan(y/x)*180/π方位角(x >0y >0) =360-[arcTan(y/x)*180/π图6所示的设置/复位(S/R)电路是一个电流脉冲发生器用来消除过去的磁效应和温度漂移效应[4]串联总线输出可以很容易地连接至低成本的微处理器用于方位角计算方程式(3)在相对于磁北(H North )的正向上提供了0°至360°的方位角见图7在本示例中对倾斜和附近铁质材料对方位角的干扰结果没有补偿(朝前(朝右)地面(朝下)α=方位角或航向图7-X-Y 平面中确定的方位角对倾斜的补偿-大多数情况下不总是将罗盘限制在平面和水平面上它们通常用手安装在飞机或不平整地面上的汽车上由于罗盘并不总是水平于地球表面这使得确定方位角或行进方向变得更加困难由倾斜角产生的误差很大程度上取决于倾斜角的大小纠正罗盘倾斜的典型方法是使用倾角仪或倾斜传感器确定横滚角和俯仰角术语横滚和俯仰通常用在航空学上: 横滚是指围绕X或前进方向的旋转俯仰是指围绕Y 或左-右方向的旋转(见图8)前向平面俯仰右向平面横滚图8-以地球水平面为基准的罗盘倾斜串联总线接口HMC1002 2-轴磁传感器模拟数字转换器串联总线磁北罗盘TLC2543S/R 条(钽)12位A/D常见的液体充填式倾斜传感器类似于一个玻璃“套管”在传感器改变角度时它使用电极监控液体运动还可以使用更加新式的固态加速计或倾斜传感器该传感器用机电电路[5]测量地球的重力场这些设备的输出是一个与倾角等量的电信号在安装罗盘的过程中必须仔细地将倾斜传感器与XY Z 磁轴对准一些制造商提供如图独立电路板的倾斜传感器这些传感器可以提供作为输出值的横滚角和俯仰角为对罗盘的倾斜作补偿了解横滚和俯仰状况只是成功的一半此时磁力计必须依赖于所有的三条磁轴线(XYZ)这样地球磁场可以完全转回到水平方向图8展示了以观察者或汽车的朝右或朝前水平方向为基准的罗盘的横滚角(θ)和俯仰角(φ)运用下列旋转方程式可以将X Y 和Z 磁场强度读数换算回到水平面(X H , Y H ):X H =X*cos(φ)+Y*sin(θ)*sin(φ)-Z*cos(θ)*sin(φ)Y H =Y*cos(θ)+Z*sin(θ) (4)方位角=arcTan(Y H /X H )只要X 和Y 磁场强度读数是在水平面中就可使用方程式(3)确定方位角为了加快处理旋转运算可以将sine 和cosine 查找表存储在程序存储器中以减少运算时间图9显示了配有串行总线接口并具有倾斜补偿的罗盘方块图确定了方位角后就可以根据工作的地理区域采用偏差校正找到真北的位置横滚 倾斜传感器 俯仰HMC2003 3-轴磁传感器图9-有倾斜补偿的罗盘系统附近铁效应的补偿-当罗盘在没有任何铁质金属的空旷区域内工作时不会对地球磁场产生任何干扰然而事实上罗盘都被安装在附近很可能存在铁质材料的汽车飞机和平台里铁质金属效应(铁镍钢钴)将会干扰或弯曲地球磁场这会改变罗盘方向这种效应可看作是地球磁场中增加的一个磁场如果把罗盘牢固地装在汽车里就可算出铁效应并把它从磁场强度读数中减去图10显示了罗盘在水平面里作圆形旋转时的X 和Y 磁场强度读数在本示例中地球磁场没有受到铁的干扰读数取自霍尼韦尔HMR2300智能型数字磁力计其中每个计数代表67微高斯在X 和Y 平面中的地球磁场强度值读到2800个计数约为190毫高斯当用X 和Y读数作图时就形成一个圆其中心在0,0点处可用图10所示的方程式(3)对每个读数确定一个方位角此图显示了在旋转过程中根据X 和Y 方向的sine 和cosine 输出值如果将磁力计安装在汽车上发动机和车体的影响将会干扰地球磁场驾驶汽车作环形运动就会产生如图11所示的曲线请注意这里的X Y 图不是一个圆(有点椭圆)而它偏移0,0点为-480和-795个计数这偏移和椭圆效应是汽车对地球磁场固定干扰的结果这干扰可系统地确定并可将它们应用于随后的X Y读数中以消除汽车的影响为补偿汽车的干扰可确定两个定标因数Xsf 和Ysf 来将椭圆改为圆于是可计算偏移值Xoff 和Yoff 将圆中心定在0,0原点在对汽车干扰作补偿时用来计算方位角的X Y值如下:X 值=Xsf*X 读数+Xoff (5)Y 值=Ysf*Y 读数+Yoff这里定标因数Xsf 和Ysf 定标了每个读数将椭圆改变成一个圆并且Xoff 和Yoff(偏移)值将中心移回至0,0原点图12显示了这补偿结果该结果应与图10中的“无干扰”曲线进行比较模似数字转换器串行总线Y 轴(计数)Y 轴X 轴(计数) 方向图10-在水平面中360°旋转无干扰时的磁力计读数轴(计数)Y 轴X 轴X 轴(计数) 方向 (度)图11-在水平面中360°旋转汽车发动机/车体干扰时的磁力计读数Y 轴(计数)Y 轴X 轴X 轴 方向 (计数)图12-在水平面中360°旋转对汽车发动机/车体干扰作补偿时的磁力计读数X 轴(度)(度)X 和Y 轴(计数)X 和Y 轴(计数)X 和Y 轴(计数)可使用简单的标定(校准)方法来确定偏移和定标因数值:• 把罗盘安装在汽车里并在水平面上驾车作环形运动• 找出X 和Y 磁力读数的最大和最小值• 用这四个数值确定X 和Y 定标因数(Xsf Ysf)以及零偏移值(Xoff Yoff)Xsf=1或(Y 最大-Y 最小)/(X 最大-X 最小) (6)以较大的数值为准Ysf=1或(X 最大-Y 最小)/(Y 最大-Y 最小) 以较大的数值为准Xoff=[(X 最大-X 最小)/2-X 最大]*Xsf (7)Yoff=[(Y 最大-Y 最小)/2-Y 最大]*Ysf下列示例说明如何确定补偿值将罗盘安装在汽车里汽车在空的停车场内作环形运动磁力计上的X 和Y 磁场读数(15,000 Count=1高斯)被读出最小和最大读数如下:X 最小=-3298X 最大=2338Y 最小=-3147Y 最大=1763因为(Y 最大-Y 最小)/(X 最大-X 最小)<1则根据方程式(5)设置定标因数(Xsf)为1接着将X 读数量程除以Y读数量程确定出Y 定标因数(Ysf)Xsf=1Ysf=(X 最大-X 最小)/(Y 最大-Y 最小)=1.15将最大读数减去最小读数取所得差值的一半并用定标因数Xsf 和Ysf 计算出偏移校正值Xoff=[(X 最大-X 最小)/2-X 最大]* Xsf=480Yoff=[(Y 最大-Y 最小)/2-X 最大]* Ysf=795存储这些数值并将它们应用到每个倾斜补偿读数X H 和Y H 中在方位角计算方程式(3)中用来确定罗盘方向的X 值和Y 值的数值如下:X 值=X H +480Y 值=1.15*Y H +795结 论罗盘方向根据水平面中的地球磁场确定在罗盘系统中每一个磁力计读数必须首先进行倾斜校正然后必须对每个读数作附近铁质材料干扰效应的补偿一旦对罗盘读数作了倾斜补偿或对附近铁质材料干扰作了校正就应该用磁偏角调节磁北至真北磁阻传感器为建立罗盘导航系统提供了固态解决办法它们具有高的灵敏度好的重复性体积小因而产生高的补偿精确度并易于装入在磁传感器中除了本文介绍的倾斜和铁金属干扰补偿技术外还有许多其它技术补偿方法取决于应用要求: 精确度分辨率速度尺寸和成本参 考[1]GrantGeorge A.和KlinkertJohn 船用罗盘2d ed (1970)[2]Barber G.W., 和AarottA.S.罗盘调节的历史和磁性IEEE Trans.杂志 1998年11月[3]OlsonGregory J.et alNongimbaled固态罗盘固态传感器和执行器公司1994年6月[4]磁传感器的设置/复位脉冲电路霍尼韦尔应用注释AN-201[5]以微机械加速计为基础的双轴倾斜传感器Mike Horton CharlesKitchin传感器杂志1996年4月从SI(国际单位制)至高斯的单位换算:1Tesla=104高斯=109gamma=7.96×105A/m 1nTesla=10微高斯=1 gamma=7.96×10-4A/m固态电子设备中心Plymouth, MN 55441 2-98 900212帮助你控制自己的世界霍尼韦尔公司12001 State Highway 55。
一种基于磁阻传感器的实时方向随动系统
一种基于磁阻传感器的实时方向随动系统赖于树;郭鑫;向利平;余波【摘要】为解决方向识别与目标实时跟踪问题,提出了一种基于磁阻传感器和加速度传感器的实时方向随动系统.首先介绍了基于磁阻传感器的实时方向随动原理,然后分别从硬件结构和软件流程两方面对系统设计进行了相应的描述,最后通过在智能轮椅上的应用实践,验证了系统的可行性和实用性.测量分析表明,该系统具有抗干扰能力强、响应速度快以及能耗低等优势.%In order to solve the issues of direction identification and real-time object tracking, the real-time direction servo system based on magnetoresistive sensor and acceleration sensor is proposed. The principle of such direction servo action is introduced first, then the system design is described in hardware structure and software flowchart, finally the feasibility and practicability of the system is verified through practice on controlling intelligent wheelchair. The measuring analysis indicates that the system features powerful anti-interference capability, fast response speed, and low energy consumption.【期刊名称】《自动化仪表》【年(卷),期】2012(033)001【总页数】4页(P48-51)【关键词】磁阻传感器;加速度传感器;DSP;智能轮椅;检测系统;实时方向随动系统【作者】赖于树;郭鑫;向利平;余波【作者单位】重庆三峡学院物理与电子工程学院,重庆万州404000;重庆三峡学院物理与电子工程学院,重庆万州404000;重庆三峡学院物理与电子工程学院,重庆万州404000;重庆三峡学院物理与电子工程学院,重庆万州404000【正文语种】中文【中图分类】TP2720 引言实时方向随动控制系统在汽车灯光方向控制、智能轮椅和雷达天线等领域有着广泛的应用。
基于Arduino的低功耗地磁车辆检测器设计
基于Arduino的低功耗地磁车辆检测器设计作者：谢健刘伟罗嵘余思远胡顺仁来源：《物联网技术》2018年第07期摘要：根据铁磁性物体会引起周围地磁场扰动这一现象，利用磁阻传感器，可实现对车辆的实时检测。
以开源硬件Arduino为平台，结合高集成度、低功耗和低成本的HMC5883L磁阻传感器，设计了一种车辆检测器。
在实验室条件下，使用条形磁铁进行测试。
结果表明，附近有铁磁性物体存在时，地磁场检测信号有显著变化，且信号特征与物体的距离、移动方向和速度有明显联系。
该设计可用于道路车流量、车位占用等交通基础信息的获取。
关键词：低功耗；Arduino；磁阻传感器；地磁场；车辆检测中图分类号：TP212.9 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2018）07-00-040 引言随着我国经济水平的不断提高和城市化进程的持续深入，汽车保有量快速增长的同时，也带来了各种城市交通问题，如拥堵严重、停车困难等。
为了缓解日益严重的城市交通压力，对交通系统进行智能化改造，实时获取整个城市范围内的交通基础信息[1]，包括道路车流量、车道占用率、停车位占用情况等，从而优化城市交通的运行和管理。
因此，低成本、高精度、小体积、易安装和易维护的车辆检测器成为实现上述目标的关键。
目前，常用的车辆检测器包括地感线圈、视频检测器、红外线检测器和超声波检测器等[2]。
地感线圈[3]主要用于道路车辆的检测，其技术成熟、准确性高，但体积较大、安装维护需要破坏路面。
视频检测器[4]主要用于道路车辆的检测，能提供更为丰富的车辆信息，但造价昂贵、对环境光线要求较高。
红外线检测器[5]主要用于道路车辆的检测，其成本低、响应快，但性能受天气变化影响较大。
超声波检测器[6]主要用于车位车辆的检测，其体积小、易于安装，但性能受环境温度影响较大。
综上所述，传统车辆检测器无法满足大规模交通基础信息获取的要求，且不能同时用于道路和车位的车辆检测。
近年来，基于地磁场变化的车辆检测的技术开始出现，特别是随着半导体技术和微机电系统技术的不断进步，使用低功耗磁阻传感器芯片检测地磁场成为可能[7-10]。
用于空间科学研究的基于磁阻传感器的矢量磁强计
609国家重点研发计划(2021YFA0718600)和国家自然科学基金(41931073)资助 收稿日期: 2022–06–20; 修回日期: 2022–09–21北京大学学报(自然科学版) 第59卷 第4期 2023年7月Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis, Vol. 59, No. 4 (July 2023) doi: 10.13209/j.0479-8023.2022.111用于空间科学研究的基于磁阻传感器的矢量磁强计于向前1 李嘉巍2,3 肖池阶4 黄聪2,3 刘斯5 王劲东6 李云鹏6 曲亚楠7 王永福1 陈鸿飞1 邹鸿1 施伟红1 宗秋刚1,† 陈晓飞8 张效信2,3,† 宗位国2,3 王劲松2,31. 北京大学地球与空间科学学院, 北京 100871;2. 中国气象局空间天气重点开放实验室/国家卫星气象中心(国家空间天气监测预警中心), 北京 100081;3. 许健民气象卫星创新中心, 北京 100081;4. 北京大学物理学院, 北京 100871;5. 长沙理工大学物理与电子科学学院, 长沙 410114;6. 中国科学院国家空间科学中心, 北京 100190;7. 山东航天电子研究所, 烟台 264003;8. 上海卫星工程研究所, 上海 201108; † 通信作者,E-mail:**************.cn(宗秋刚);***************.cn(张效信)摘要 提出一种用于空间科学研究的基于低资源消耗各项异性磁阻传感器的矢量磁强计。
该矢量磁强计的探测范围为±65000 nT, –3 dB 带宽为 DC~10 Hz 的磁场波, 噪声功率谱密度≤0.2 nT/Hz 1/2@1 Hz, 非线性误差≤3.6‱, 非正交性误差≤1.2‱。
该磁强计搭载运行于太阳同步轨道的风云三号气象卫星(FY-3E), 在轨初步探测结果表明, 该磁强计具备探测空间磁场扰动(例如极光椭圆区的场向电流(20~60 nT))的能力。
一种微功耗磁性目标探测器研制
一种微功耗磁性目标探测器研制吴志东;周穗华;张晓兵【摘要】Aim to the shortage of the traditional Detecior for magnetism object on miniaturization and micro- power consumption, a micro-power consumption Detector for magnetism object based on HMC1052 is designed and the way of realization is also given. Based on the character of signal at time domain , a method for dectecting ferrous object is induced . Arithmetic used for improving the SNR is designed. The sensitivity and noise of the magnetoresistive sensor is 14. 2V/nT ensured through experiment and the noise is 12nT. The ability of dectecting ferrous object is tested through the emulation system based on Helmholtz coils and the moving vehicle. The result of the test proves the high performance of the Detector. The outcome of the power dissipation test is that the Detector can work long time under power supply of battery. The excellences of micro- power consumption, high resultion. small cubage and real-time detecting make the Detector widely used.%针对传统磁性目标探测器在小型化和微功耗方面存在的不足,提出了基于磁阻式传感器HMC1052的微功耗磁性目标探测器设计,并给出了具体的实现方案；提出了利用信号时域特征来检测磁性目标的方法并设计了用于提高信噪比的信号预处理算法;通过实验标定出探测器的灵敏度和噪声分别是14.4μV/nT和14.2μV/nT及12nT.使用基于三轴亥姆霍磁线圈的半实物仿真系统和地面运动的汽车对探测器的目标识别能力进行测试,结果说明探测器具有较强的识别能力；功耗测试结果表明探测器可以在电池供电情况下工作较长时间；探测器具有微功耗、高精度、体积小和实时目标检测等优点,可以应用于近距离磁性目标探测.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2012(020)005【总页数】4页(P1365-1368)【关键词】HMC1052;磁性目标探测器;微功耗;目标检测;高精度【作者】吴志东;周穗华;张晓兵【作者单位】海军工程大学兵器工程系,湖北武汉430033;海军工程大学兵器工程系,湖北武汉430033;海军工程大学兵器工程系,湖北武汉430033【正文语种】中文【中图分类】TP391.410 引言磁性传感器通过感知磁性物质引起的地磁场畸变来探测铁磁性物质。
基于PNI传感器的电子指南针
基于PNI传感器的电子指南针马学东;吴傍斌;林培立;谢镇和;王卫星【摘要】鉴于采用磁阻传感器的数字指南针体现了高精度、高灵敏度的特点,提出基于PNI传感器的电子指南针系统.该系统以Atmega16作为主控芯片,由SEN-R65磁阻传感器、PNI11096磁场测量芯片组成数据采集端,由1602液晶、蜂鸣器、二极管及按键组成人机交互平台,实现了显示当前方向角、多级菜单操作、指南蜂鸣、磁场校准、定向导航、休眠节能等多项功能.实验证明,该电子指南针的方向角绝对误差降低至1.73%.%The electronic compass based on magnetic resistance sensor, reflects the characteristics of high precision and high sensitivity. In view of this, an electronic compass system based on the PNI sensor was proposed. It used an Atmega l6 as the master chip. The data acquisition terminal was composed of SEN-R65 magnetic resistance sensor and a PNI 11096 magnetic chip. The man-machine exchange platform was made up of a 1602 liquid crystal, a buzzer, diodes and buttons. The electronic compass realized multiple functions including displaying the current direction angle, multi-level menu operation, a guiding buzz, magnetic field calibration, directional navigation, dormancy energy-saving etc. Experiments show that the absolute error of the direction angle of the electronic compass is reduced to 1.73%.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2011(019)012【总页数】3页(P181-183)【关键词】指南针;PNI传感器;Atmega16单片机;SEN-R65磁阻传感器【作者】马学东;吴傍斌;林培立;谢镇和;王卫星【作者单位】华南农业大学工程学院,广东广州510642;华南农业大学工程学院,广东广州510642;华南农业大学工程学院,广东广州510642;华南农业大学工程学院,广东广州510642;华南农业大学工程学院,广东广州510642【正文语种】中文【中图分类】TPP216机械式仪器体积庞大，维修困难[1]。
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２．３．２放大倍数分析与计算 ＩＮＡ３３２是Ｒａｉｌ一Ｒａｉｌ输出、低功率ＣＭＯＳ仪
表放大器，可单电源工作。ＩＮＡ３３２系列产品提供 微功率、低价格、低噪声仪表放大器，其特性是低功 率电池和多路技术应用的最佳选择。ＩＮＡ３５２具有
万方数据
１１１４
电子器件
第３２卷
部分电源更是要求纹波频率低、幅度小，以保证传感 器激励和运放工作的要求。 ２．３理论分析计算 ２．３．１磁阻传感器
ＨＭＣｌ０５２Ｅ９］磁阻传感器由两个ＡＭＲ传感器 （各向异性磁阻传感器）整合在一起，可以把任何水 平方向的磁场分解为Ｘ，ｙ两个方向的矢量。其工 作原理如图４所示【１０］。
基于磁阻传感器的低功耗方向指示系统
仉尚航，张际新，郑 洋，赵 宁。
（东南大学电子科学与工程学院，南京２１００９６）
摘 要：为克服传统指南针精度低，应用领域窄的缺点。利用ＨＭＣｌ０５２磁阻传感器将地磁信号转换为电压输出，ＩＮＡ３３２
仪表运放，ＡＭＳｌ １１７直流稳压芯片及ＲＥＦ３２１２参考电压源作为信号调理和供电单元，由ＭＳＰ４３０Ｆ１４７单片机及其自带Ａ／Ｄ
分析噪声具有一定幅度，对输出造成影响，将
第６期
仉尚航，张际新等：基于磁阻传感器的低功耗方向指示系统
１１１５
在程序中采用软件滤波来减小其影响。 ２．４硬件设计 ２．４．１电源模块
本电路提供了两种电源的输入方式——电池供 电（由图中ＢＡＴ输入）和ＤＣ／ＤＣ适配器供电（由图 中儿输入），通过波动开关Ｋ。选择供电方式，Ｋｚ为 总电源开关。电源稳压器件为线性稳压芯片 ＡＭｓｌｌｌ７，输出３．３ Ｖ，作为硬件系统其他芯片与 电路的电源。 ２．４．２传感器及信号放大电路
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔｏ ｏｖｅｒｃｏｍｅ ｔｈｅ ｌｏｗ ａｃｃｕｒａｃｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓ ｏｆ ａ ｎａｒｒｏｗ ａｐｐｌｉｃａ— ｔｉｏｎ ａｒｅａ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｃｏｍｐａｓｓ．Ｉｔ ｕｓｅｓ ＨＭＣｌ０５２ ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ ｓｅｎｓｏｒ ｔｏ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｉｇｎａｌ ｉｎｔｏ ａ ｖｏｌｔａｇｅ ｏｕｔｐｕｔ．ＩＮＡ３３２ ＯＰＡＭＰ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ，ＡＭＳｌ ｌ ｌ ７ Ｖｏｌｔａｇｅ ｒｅｇｕｌａｔｏｒ，ＲＥＦ３２ １ ２ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖｏｌｔ— ａｇｅ ｓｏｕｒｃｅ ａｒｅ ｕｓｅｄ ａｓ ｓｉｇｎａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｕｎｉｔ．ＭＳＰ４３０Ｆ１４７ ａｎｄ ｓｉｎｇｌｅ－ｃｈｉｐ Ａ／Ｄ ｃｏｎ— ｖｅｒｔｅｒｓ ａｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｉｇｎａｌ．Ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌＩｏｗ－ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ａｃｃｕｒａｔｅ ａｎｄ ｒｅ— ｌｉａｂｌｅ ｇｒａｐｈｉｃａｌ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｉｓ ｍａｄｅ．Ｉｔｓ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｓ ｆｉｘｅｄ ａｎｄ ｃａｎ ｅａｓｉｌｙ ｆｏｒｍｅｄ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｗｉｔｈ ｏｔｈ— ｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｓｙｓｔｅｍｓ．Ｔｈｅ ｄｅｓｒｇｎｅｄ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｗｉｔｈ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｌｏｗ－ｃｏｓｔ，ｌｏｗ－ｐｏｗｅｒ，ｈｉｇｈ－ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｆｅａｔｕｒｅｓ， ａｎｄ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｄｅｃｌｉｎａｔｉｏｎ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ ｓｅｎｓｏｒ；ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ；ｓｉｇｎａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ ＥＥＡＣＣ：７２３０；７３１０Ｃ
１０００／１．８１５＝５５０ 因此合理的放大倍数范围可以是４００－－－６００倍。 ２．３．３噪声分析与计算
噪声来源线性稳压电源。 噪声形式频率为１０ ｋＨｚ级的纹波。 噪声参数表１为传感器ＨＭＣｌ０５２和仪表运 放ＩＮＡ３３２的噪声参数（单位：ｎＶ／／百ｉ）
裹１噪声参数表
噪声幅度 ２８０×ｖ厂而×５００（放大倍数）一 １０ ｍＶ级［５｜。
转换器，进行信号处理和控制，制作得到准确可靠，图形化界面的低功耗方向指示系统。其内部结构固定，可以和其它电子系
统形成接口，拥有低成本、低功耗、高精度的特点，具有磁偏角校正功能。
关键词：磁阻传感器；方向指示；信号调理；低功耗
பைடு நூலகம்
中图分类号：ＴＰ２１２．１
文献标识码： 文章编号：１００５—９４９０（２００９）０６－１１１２．０６
２系统设计
２．１系统整体设计 图２是方向指示系统的结构框图。这是其最小
设置。传感器单元是采集地球磁场的部分，将地球 磁场信号转换为电信号；信号调整单元是对微弱的 地磁电信号进行放大滤波，并将模拟信号转换为数 字信号；数据处理单元是将调整单元输出的数字数 据进行分析，确定所需要的方向与正北间的方向角， 并对所在地的磁偏角进行校正。液晶显示单元是将 方向角以图形和数字两种形式显示出来。
经测试，ＭＳＰ４３０内部的１２ＡＤＣ可靠的位数约 为１０ｂｉｔ，为获得较大电压检测范围，选择内部参考 源２．５ Ｖ，则可靠分辨力一２．５ ｖ／２‘１０＝２．５ ｍＶ。
对于传感器任一轴放大后的输出，其变化范围 应是２ Ｎ（０～１８０。），则得到放大后的电压范围是
２．５ ｍＶ·２ Ｎ一１０００ ｍＶ
则由传感器输出１．８１５ ｍｖ得放大倍数为
宽带宽和高转换速率，可理想地应用于驱动取样模 一数转换器，也可当作通用型仪表放大器使用。图 ５是其内部结构图。
｜＇町徊 ＡＩＴＯＷＳ Ｉｎｄｉｃａｔｅ
Ｓｅｎｓｏｒ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ａｘｉｓ’
也
８ｓ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｉｅｌｄ
图４磁阻传感器ＨＭＣｌ０５２结构图
对每个ＡＭＲ传感器来说，其原理是当各个磁 阻传感器感应到的磁场发生变化时，通用的电磁物 质会在外部磁场中改变它的电阻系数，从而改变其 阻值，因此阻抗式惠斯通电桥会输出一定的电压信 号。每个电桥由四个阻值相同但磁性反相的磁阻元 件组成。
ＩＮＡ
蓦ｔ ＭＳＰ二
ＲＥＦ３１１２基准电压源
图３电路模块图
２．２重难点分析 本设计的重要部分在于信号调理单元。由于磁
阻传感器的输出信号极小，只有１到２个ｍＶ，需放 大电路对来自传感器的信号进行放大处理，为系统 提供高精度的模拟输入信号，它所放大的信号对系 统的精度起着关键作用。因此，我们在放大增益的 设定，参考电压的选取，滤波设计，供电的稳定及电 源纹波的处理等方面做了大量的工作，有效提高了 方向指示系统的精度［２］。我们将在后文中对这些工 作加以详细的阐述。
图５仪表放大器ＩＮＡ３３２结构图
由于噪声的不可避免，必将造成理论分析与实 际结果的一定误差。为达到项目规划的３。方向精 度目标，这里将该指标要求提高后带入分析。分析 如下‘４］：
将ｏ。～９０。范围内的电压输出Ｎ等分，则当输 出值有一个最小分度的变化时，其造成的角度变化 应小于精度指标，这里设为１。。而该变化导致输出 角度变化最大应在４５。附近。经分析Ｎ＝２００时，角 度最大变化量＝ａｒｃｔａｎ（（１００＋１）／（１００一１））－－４５。 一Ｏ．５。，符合要求。
第３２卷第６期 ２００９年１２月
电子器件
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ Ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅ、】如∞
Ｖ０１．３２ Ｎｏ．６ Ｄｅｃ．２００９
Ｔｈｅ Ｌｏｗ。Ｐｏｗｅｒ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｓｅｎｓｏｒ
ＺＨＡＮＧ Ｓｈａｎｇｈａｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｊｉｘｉｎ，ＺＨＥＮＧ Ｙａｎｇ，ＺＨＡＯ Ｎｉｎｇ。 （Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｈｅｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａ可ｉｎｇ ２１００９６，Ｃｈｉｎａ）
Ｏｕｔ＋一ｏｕｔ一＝Ｓ·Ｙｂ·Ｂ。
其中：ｓ为灵敏度（ｍＶ／Ｖ／Ｇａｕｓｓ）；Ｙｂ为电桥 输人电压（Ｖ）；Ｂ。为电桥感应强度（Ｇａｕｓｓ）
在本系统中Ｖｂ一电源电压一３．３ Ｖ，Ｂ。一地磁 场强度一０．５５ Ｇａｕｓｓ（公认值），ＨＭＣｌ０５２的灵敏
度Ｓ一１．０ ｍＶ／Ｖ／Ｇａｕｓｓ，可得到传感器输出电
本设计的难点是磁阻传感器的输出信号太小， 外界干扰、电源纹波、桥臂失衡等许多因素都会造成 方向指示系统的精度降低，为此我们从理论分析论 证和实际电路调试两方面对系统的设计进行优 化［３Ｉ。Ｉｎａ３３２仪表运放的选用可以有效地抑制传 感器输出的共模信号，减小低温飘和零飘干扰。其 体积小、成本低、功耗小的特点也十分符合我们的设 计初衷。硬件系统设计的难点就在于运放电路的设 计，因微弱信号的放大是其主要功能。稳定的电源 系统是整体电路工作正常的基础，特别是模拟信号
（４）可显示以下信息： 一以数字和图形显示机首方向； 一以最临近方位文字显示机首方向。 （５）指南针的读数参考地理上的北——正北 根据ＨＭＣｌ０５Ｘ数据手册，当接上低噪声放大 器和１２到１６－ｂｉｔ（位）模数转换器（Ａ／Ｄ）时，使用 ＨＭＣｌ０５Ｘ系列传感器可进行极高精度的测量。测 量误差小于ｌ。，电路部分功耗小于１．５ ｍＷ。
指南针是一种重要的导航工具，在许多场合都 具有应用价值［１］。为了使指南针的性能更加优良， 应用领域更加广泛，我们设计制作了基于磁阻传感 器的低功耗方向指示系统。在一些特殊地形条件 下，ＧＰＳ将无法很好的工作，而此方向指示系统却 不会受到影响，尤其适用于某些只要求检测方向而 不需要检测所在经纬度的场合。
图ｌ界面设置图
１．２对设计的要求和指标 为实现以上功能，系统需达到以下要求： （１）系统中的所有元件具有体积小，低功耗的
特点。 （２）系统中的所有元件都是标准的低成本元件；
特别是微控制器，而且要有尽量多的在片外部模块 （如Ａ／Ｄ和Ｄ／Ａ转换器）。