【正文】 對于一個完整的電子設計來講，首要問題就是為整個系統(tǒng)提供電源供電模塊，電源電路 的穩(wěn)定可靠是系統(tǒng)平穩(wěn)運行的前提和基礎。但本系統(tǒng)并只做了 X 和 Y方向的測量。從而只要得到方位角α的大小即可得知該水平面方位。內部集成 MAX810 專用復位電路 ,2 路 PWM,8 路高速 10 位 A/D 轉換(250K/S),針對電機控制，強干擾場合。 8高斯的磁場中實現 2毫高斯的分辨率，且內置驅動器，顯得更為優(yōu)越。HMC5883L采用霍尼韋爾各向異性磁阻 (AMR)技術，該技術領先于其他磁傳感器技術。的 12位模數轉換器。在外加磁場的作用下，磁阻的變化引起輸出電壓的變化。放置，這使得電子在正反向磁場力作用下有較好的對稱性。補償線圈的輸出與當前測量結果形成閉環(huán)反饋，使傳感器的靈敏度不受地域限制。然而，卻不能使用偏置帶。敏感元件 A和 B，都有這兩個帶。 HMC1052 包含兩個敏感元件，它們的敏感軸互相垂直。 本文介紹了電子指南針的工作原理及電路硬件及軟件的設計，同時給出了其抗干擾設計以及信號和數據的處理方法。的 12 位模數轉換器。并以精度高、穩(wěn)定性好等特點得到了廣泛運用。但其基本構造是沒有改變的，都是屬于機械的指針式，其指示的機械結構基本上沒有改變，都是利用某種支撐使得磁針能夠受到地磁場的影響而自由的旋轉。磁針在地磁場作用下能保持在磁子午線的切線方向上。 目 錄 言 ........................................................... 1 ...................................................... 2 傳感器方案論證與選擇 .............................................. 2 單片機方案選擇 .................................................... 4 總體方案設計思想及框圖 ............................................ 6 ...................................................... 8 單片機最小系統(tǒng) .................................................... 8 串口電路 .......................................................... 9 HMC5883L 傳感器模塊 .............................................. 10 LCD1602 液晶屏模塊 ............................................... 12 ......................................................... 17 HMC5883L 與單片機通信軟件設計 .................................... 17 LCD1602 人 機界面軟件設計 ......................................... 18 系統(tǒng)總統(tǒng)軟件設計 ................................................. 18 ......................................................... 18 ............................................................ 20 ....................................................... 19 致謝 .............................................................. 20 參考文獻 .......................................................... 21 附錄 A: 電子指南針整機電路圖和實物圖 ................................ 22 附錄 B: 1602 液晶模塊字符存儲器 ..................................... 23 附錄 C: 電子指南針程序源代碼 ........................................ 24 第 1 頁 言 指南針是用以判別方位的一種簡單儀器 ,是 一種重要的導航工具，可應用在多種場合中。磁針的北極指向地理的北極，利用這一性能可以辨別方向。由于機械的先天因素導致了 指針式指南針在便攜性、靈敏度、精度以及使用壽命上都有一定的限制。本設計采用Honeywell 公司的各向異性磁阻 (AMR)傳感器芯片 HMC5883L。簡易的 I2C 系列總線接口。 第 2 頁 如今電子技術發(fā)展飛速，電子指南針的設計也存在著多種方案選擇，每種方案各有所長，因此我們要根據自己的實際情況選擇相應的硬什設備進行電路設計。敏感元件 A和 B，共存于單硅芯片中，完全正交，且參數匹配。置位 /復位帶，用于確保精度。若需要偏置帶，可以 用另一種封裝的 HMC1052。這種磁阻傳感器主要應用于導航、通用地磁測量和交通檢測。由于加入了翻轉磁場， KMZ52 的變化曲線與普通的磁敏電阻不同，更加線性化。 圖 KMZ52傳感器引腳圖 方案三 :使用霍尼韋爾 HMC5883L 各向異性磁阻傳感電路 霍尼韋爾 HMC5883L 是一種表面貼裝的高集成模塊，并帶有數字接口的弱磁傳感器芯片，應用于低成本羅盤和磁場檢測領域。簡易的 I2C 系列總線接口。這些各向異性傳感器具有在軸向高靈敏度和線性高精度的特點 .傳感器具有的對正交軸的低靈敏度的固相結構能用于測量地球磁場的方向和大小，其測量范圍從毫高斯到 8高斯(gauss)?；裟犴f爾的磁傳感器在低磁場傳感器行業(yè)中是靈敏度最高和可靠性最好的傳感器。 8051 CPU， 1T，單時鐘 /機器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051； ： STC12C5A60S2 系列工作電壓： （ 5V單片機） STC12LE5A60S2系列工作電壓： （ 3V 單片機）； ： 035MHz，相當于普通 8051 的 0～ 420MHz； 8K /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K 字節(jié)； 成 1280 字節(jié) RAM； I/O 口（ 36/40/44 個），復位后為：準雙向口 /弱上拉（普通 8051 傳統(tǒng) I/O口），可設置成四種模式：準雙向口 /弱上拉，推挽 /強上拉，僅為輸入 /高阻，開漏，每 第 5 頁 個 I/O 口驅動能力均可達到 20mA，但整個芯片最大不要超過 55Ma； 7. ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器 ， 可通過串口（ ）直接下載用戶程序，數秒即可完成一片； EEPROM 功能 (STC12C5A62S2/AD/PWM 無內部 EEPROM)； 門狗； MAX810 專用復位電路（外部晶體 12M 以下時，復位腳可直接 1K 電阻到地）； :在 口有一個低壓門檻比較器， 5V 單片機為 ，誤差為 +/5%, 單片機為 ，誤差為 +/3%； ：外部高精度晶體 /時鐘，內部 R/C 振蕩器 (溫漂為 +/5%到 +/10%以內 ) 1用戶在下載用戶程序時，可選擇是使用內部 R/C 振蕩器還是外部晶體 /時鐘，常溫下內部 R/C 振蕩器頻率為： 單片機為： 11MHz～ ， 單片機為： 8MHz～ 12MHz，精度要求不高時，可選擇使用內部時鐘，但因為有制造誤差和溫漂，以實際測試為準； 4 個 16 位定時器 兩個與傳統(tǒng) 8051 兼容的定時器 /計數器 ,16 位定時器 T0和 T1，沒有定時器 2，但有獨立波特率發(fā)生器 做串行通訊的波特率發(fā)生器 再加上2 路 PCA 模塊可再實現 2 個 16 位定時器； 14. 2個時鐘輸出口，可由 T0的溢出在 ，可由 T1的溢出在 輸出時鐘； I/O 口 7 路 ,傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷 ,并新增支持上升沿中斷的 PCA 模塊， Power Down 模式可由外部中斷喚醒， INT0/,INT1/,T0/, T1/, RxD/,CCP0/(也可通過寄存器設置到 ), CCP1/ (也可通過寄存器設置到 )； 16. PWM(2 路） /PCA（可編程計數器陣列 ,2路）： —— 也可用來當 2路 D/A 使用 —— 也可用來再實現 2個定時器 —— 也可用來再實現 2個外部中斷 (上升沿中斷 /下降沿中斷均可分別或同時支持 )； , 10 位精度 ADC，共 8 路，轉換速度可達 250K/S(每秒鐘 25 萬次 )18.通用全雙工異步串行口 (UART)，由于 STC12 系列是高速的 8051，可再用定時器或 PCA 第 6 頁 軟件實現多串口； 19. STC12C5A60S2 系列有雙串口，后綴有 S2 標志的才有雙串口， RxD2/(可通過寄存器設置到 )， TxD2/(可通過寄存器設置到 )； ： 40 +85℃ (工業(yè)級 ) / 0 75℃ (商業(yè)級 )：PDIP40,LQFP44,LQFP48 I/O 口不夠時，可用 2 到 3 根普通 I/O 口線外接 74HC164/165/595（均可級聯(lián)）來擴展 I/O 口 ,還可用 A/D 做按鍵掃描來節(jié)省 I/O 口，或用雙 CPU,三線通信，還多了串口。由圖可知 tanα =Hey/Hex,所以只要求出 y、 x軸上的磁場強度之比 Hey／ Hex，即可得到方位角α的正切值。由于考慮到時間安排有限， Z方向暫時不做，但本系統(tǒng)設計只要平拿平放并不影響測量結果的準確性。 電子設備除用電池供電外，還采用市電（交流電網）供電。單片機最 小系統(tǒng)如下圖 。本設計采用手動按鍵復位，該復位方式同樣具有上電自動復位功能。 串口也稱串行通信接口， RS232 是目前最常用的一種串行通訊接口 ， 由于其形狀和針腳數量的原因，其接頭又被稱為 DB9 接頭 。 TTL/CMOS 第 10 頁 數據從 T1IN、 T2IN 輸入轉換成 RS232 數據從 T1OUT、 T2OUT 送到電腦 DP9 插頭； DP9插頭的 RS232數據從 R1IN、 R2IN 輸入轉換成 TTL/CMOS 數據后從 R1OUT、 R2OUT 輸出 第三部分是供電 ： 15 腳 DNG、 16腳 VCC（ +5v）。在磁場存在的情況下，橋式電阻元件的變化將引起跨電橋輸出電壓的相應變化。第一個是內部運作的 VDD供電電源，第二個是為IO接口供電的 VDDIO電源，當然 VDDIO的電壓可以與 VDD電 源相近；單電源模式，或在 VDDIO 電壓低于 VDD 的情況下， HMC5883L都能正常運作并能與其他裝置兼容。該裝置將作為從機在一個主機 (例如：處理器 )的控制下連接總線。要求主機的活動（寄存器的讀取和寫入）優(yōu)先于內部活動，例如：測量。這一置位 /復位帶在很大程度上是一種電阻性負載。這樣，在所有測量中傳感器的內部偏差和溫度漂移差值就可以被移除 /抵消了。該裝置使用地址指針來顯示該寄存器地點是被 第 12 頁 讀取或寫入。地址指針本身不能通過 I2C總線被讀取。其與單片機的連線圖如下圖所示。 其引腳圖和引腳說明如下： 圖 LCD1602引腳圖 第 13 頁 第 1 腳 ： VSS 為電源地 。 第 5 腳： RW 為讀寫信號線，高電平 (1)時進行讀操作，低電平 (0)時進行寫操作。 15 腳背光正極， 16 腳背光負極。 其基本操作時序： 第 14 頁 讀狀態(tài) 輸入： RS=L， RW=H， E=H 輸出：