基于单片机的电子指南针系统设计说明

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。

简易指南针的制作

简易电子指南针的制作摘要：电子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.系统核心技术是由单片机通过HMC5883磁场传感器（3轴罗盘）检测环境中得磁场强度的数据对身处磁场进行判断，与程序设定的数据进行角度换算，通过磁场变化来测量所处方向的偏差,实现对指南针的判别方向功能，达到简化电子指南针系统的目的。

它采用磁场传感器的磁阻（AMR）技术.功能完善，测量准确度高，本次系统所采用的磁阻为HMC5883L系列磁阻传感器,具有较高水平的测量精度并自带有自动消磁、偏差校准等功能，提高精确度的同时，也大幅度减少设计系统的外围电路与整体体积。

功能拓展实用性强，本系统所拓展的功能为前进方向锁定功能.能够为使用者使用时，提供大大的便捷性，减少旧时指南针在使用时，不能兼顾前进的弊端.关键词：电子指南针；HMC5883；AMR引言指南针起源于我国古代四大发明之一的“司南”，发展到现代的机械指针式指南针,是非常重要的导航工具。

随着电子技术的飞速发展，特别是在磁感应传感器和专用芯片上的发展是指南针的基本实现原理有了质的飞跃，不再采用机械的结构，而是采用了磁传感器和专用处理器对进行测量和处理然后指示方向。

与传统机械式指南针相比，电子指南针在灵敏度和精确度都远远胜于前者，也不会因为机械磨损而简短寿命.另外，电子指南针更具人性化,增加了许多功能，十分实用。

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,特别是系统中的磁传感器及其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。

1。

主要模块的原理及特点1。

1 AMR磁阻材料的主要原理及特点AMR磁阻材料的特点是电阻会随磁感应强度的变化而变化，使用磁阻材料能构成一个电桥，测量电桥的两节点的电压，就可以测出单一方向的磁感应强度。

【同学毕业论文】毕业设计---基于51单片机的电子式指南针的设计+最后附源代码

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缺乏。

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，阐述了电子指南针根本的工作原理及实现。

理论上指南针模块精度到达1°，能够在LCD上显示当前方位并能通过键盘控制上传指南针处理得到的数据到上位机。

关键词：电子指南针，GMR，MCU，LCDABSTRACTSince the early compass was composited by the magnetic compass and direction-pointer, the sensitivity and portability of this compass is ing a dedicated high-speed magnetic sensor 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 judgment will be dealt with the results, through the LCD screen display and can be sent to the MCU's top serial Machine. The compass module can reach 1 ° theoretically, in the LCD display on the current position of the keyboard and through selective compass upload the data processing.KEY WORDS：electronic compass，GMR，MCU，LCD目录第1章本研究的背景及目的 (1)1.1 本研究的背景 (1)1.2 本研究的目的 (1)第2章系统的构成及工作原理 (2)2.1 系统的构成 (2)2.2工作原理分析 (2)第3章硬件电路 (4)3.1 单片机系统 (4)3.2 传感器模块 (6)3.2.1 磁阻传感器 (6)3.2.2 磁场测量电路 (7)3.3 LCD显示模块 (8)3.4 实时时钟电路 (9)3.5 接口电路 (10)第4章系统软件 (12)4.1 主监控程序 (12)4.2 实时时钟驱动 (13)4.3 人机界面驱动 (14)4.3.1 液晶模块驱动 (14)4.3.2 键盘驱动 (14)4.4 传感器模块驱动 (14)第5章仿真结果 (17)第6章结论 (18)致谢 (19)参考文献 (20)附录(主要程序) (21)第1章本研究的背景及目的1.1 本研究的背景指南针是用以判别方位的一种简单仪器。

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。

电子指南针设计报告正文

电子指南针设计报告正文电子指南针是一种能指示电子方向或者指向远程物体、地点的仪器。

相对于传统的磁指南针，电子指南针更加准确、自动化，可以满足更多领域的需求。

本文旨在介绍一个电子指南针的设计报告，包括设计原理、系统架构、主要部分的设计方案以及功能测试情况。

一、设计原理电子指南针是基于磁场感应原理设计的。

它通过测量周围磁场的强度和方向来确定自己的方向。

主要包括两个部分：磁力计和陀螺仪。

磁力计是用于测量地球磁场的强度和方向的仪器。

通过测量地球磁场在三轴的分量，可以确定自身的方向。

磁力计通常采用霍尔元件来检测磁场的变化。

陀螺仪则是用于测量旋转角速度的仪器。

相对于磁力计，它是通过测量自身旋转时产生的离心力来确定方向的。

陀螺仪通常采用微机电系统（MEMS）技术，将陀螺的旋转作用转化为电信号。

在实际应用中，电子指南针通常会同时使用磁力计和陀螺仪以提高精度和稳定性。

二、系统架构电子指南针的系统架构主要分为三个部分：传感器模块、处理模块和显示模块。

传感器模块是用于采集磁场和角速度的信息，并将其转化为数字信号的模块。

该模块包括磁力计、陀螺仪等传感器以及ADC转换器等元件。

处理模块是用于对传感器模块采集的信息进行处理和计算的模块。

该模块包括微处理器、存储器、计算器等元件。

显示模块是用于将处理后的信息以符合人类直觉的方式展示的模块。

该模块包括显示器、LED指示灯等元件。

三、主要部分的设计方案1. 磁力计磁力计主要由霍尔元件、电阻及运算放大器等几部分组成。

其中，霍尔元件是用于感应磁场的变化的元件，其量程和灵敏度决定了电子指南针的精度和稳定性。

为了保证磁力计的准确性，需要对霍尔元件进行矫正。

具体实现方式是通过在多个方向上对磁场进行校准，得出一组矫正系数，并将其存储在存储器中，以便后续计算时使用。

2. 陀螺仪陀螺仪主要由加速度计和角速度计两个部分组成。

加速度计用于测量自由落体加速度，并根据牛顿第二定律计算出自身的旋转方向和速度。

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

适应物业管理教学跟随社会发展的需要，只有一流的教师才可能培养出一流的学生。３．３切实推行双证融通高职教育与职业资格证书制度的根本方向和目的是相同的，都是以就业为导向，都为就业创造条件；在培养过程中，两者都以能力为本位、把职业能力作为核心。因此，可以推行双证融通的培养模式，重新构建物业管理专业课程体系，将注册物业管理师、助理物业管理师、物业设备管理师等职业资格证书的技能标准、技能鉴定大纲和试题库等作为制订教学计划的充
能
关键词：电子指南针ＨＭＣ５８８３ＭＣＵＬＣＤ
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４０２１６０）
摘要：本设计使用了地磁传感器ＨＭＣ５８８３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毕业设计

(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)题目基于单片机的电子指南针设计所在学院物理与电信工程学院专业班级通信工程专业1103 班指导教师郑争兵完成地点物理与电信工程学院实验室2015 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 2015 年 1 月 10 日起至 2015 年 6 月 10 日止三、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。

电子指南针设计

摘要作为我国古代四大发明之一的指南针，为世界各族人民生活带来了很大的便利，它是一种重要的导航工具，为世界的航海事业做出了不可抹灭的贡献。

然而在当今的指南针家族中，数字指南针以其内部结构固定，没有移动部分，可以简单地和其它电子系统接口，因此很多地方代替了旧的磁指南针。

并以精度高、稳定性好等特点得到了广泛运用。

本文介绍了目前用于定位系统中的数字指南针的工作原理，详细论述了磁场传感器芯片HMC5883L的工作原理，给出了用HMC58832L 磁场传感器设计数字指南针的总体设计方案和电路，同时也给出了在12864液晶显示设计方案。

符号说明1.系统方案设计1.1设计任务基于STC89C52单片机，霍尼韦尔公司生产的磁场传感器芯片HMC5883L设计一个数字指南针，并在液晶显示屏12864上显示指南针。

其次，指南针反应速度应该和普通磁石指南针相近。

1.2方案论证与选择方案一：采用Philips公司生产的KMZ52感应磁场KMZ52是Philips公司生产的一种磁阻传感器，是利用坡莫合金薄片的磁阻效应测量磁场的高灵敏度磁阻传感器。

该磁阻传感器内置两个正交磁敏电阻桥、完整的补偿线圈和设置／复位线圈。

补偿线圈的输出与当前测量结果形成闭环反馈，使传感器的灵敏度不受地域限制。

这种磁阻传感器主要应用于导航、通用地磁测量和交通检测。

该磁阻传感器在金属铝的表面沉积了一定厚度的高磁导率的坡莫合金，在翻转线圈和外界磁场两个力的作用下，电子改变运动方向，使得磁敏电阻的阻值发生变化。

同时KMZ52的斑马条电阻成45°放置，这使得电子在正反向磁场力作用下有较好的对称性。

由于加入了翻转磁场，KMZ52的变化曲线与普通的磁敏电阻不同，更加线性化。

KMZ52磁阻传感器的核心部分是惠斯通电桥，是由4个磁敏感元件组成的磁阻桥臂。

磁敏感元件由长而薄的坡莫合金薄膜制成。

在外加磁场的作用下，磁阻的变化引起输出电压的变化。

方案二：采用美国PNI 磁通传感器SEN-S65SEN-S65是PNI公司开发的磁感技术磁传感器。

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。

电子指南针的设计与实现

电子指南针的设计与实现
导师：姓名：时间：
课题意义
本次毕业设计选择单片机实现指南针。这样能够更好地学习和研究51系列单片机电路系统设计的相关知识，掌握基本应用电路设计的方法和技巧。在不断的实践中开阔自己的知识面，了解和尝试运用不同的方法实现设计目的。
课题背景
指南针的发明是我国劳动人民智慧的结晶。在日常劳动中，人们接触了磁矿石，开始了对磁性的了解。人们首先发现了磁石吸引铁器的性质。后来发现了磁石的指向性。经过多方的实验和研究，终于发明了可以实际应用的指南针。国内一般称之为罗盘。
磁阻传感器误差
磁阻传感器的主要误差有校正、磁饱和误差。为了减少磁阻传感器所引起的误差，我们采用 HMC5883三轴磁阻传感器，因为HMC5883三轴磁阻传感器精度高（1－2度),不会出现磁饱和现象。校正采用旋转芯片，找出x和y的最大最小值x_max、 x_min、y_max 、y_min。于是，x的偏移 = (x_max + x_min) / 2; x的比例取1 y的偏移 = (y_max + y_min) / 2; y的比例 = (x_max - x_min) / (y_max - y_min); 校正的时候先加“偏移”，再乘“比例”。
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，再转换为液晶显示数据在LCD1602上进行显示，得到当前的方位信息与角度信息，由于硬件模块较少，所以很大部分工作放在了软件上，AT89C51晶振为 11.0592MHZ，处理速度较快，而本设计在一些模块时序上对延时有一定要求，思路上采用每读完一次数据，就立即送至液晶显示的实时方式。系统总体软件流程如下图所示。

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。