【正文】 體的分布有關(guān)。磁暴是全球同時發(fā)生的強(qiáng)烈磁擾，持續(xù)時間約為 1～ 3 天，幅度可達(dá) 10 納特。將高斯球諧分析用于變化磁場，可將這種內(nèi)、外場區(qū)分開。 地磁場 三 電子指南針系統(tǒng)設(shè)計 工作原理與總體方案 下圖 是ＫＭＺ５２的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框 圖和引腳排列。磁場傳感器的原理是利用磁阻（ＭＲ）組成磁式結(jié)構(gòu) ,這樣可改變電磁物質(zhì)在外部磁場中的電阻系數(shù)。電子指南針的總體設(shè)計框圖如圖２所示。 （ 1） KMZ52 型號處理系統(tǒng) 該電子指南針系統(tǒng)的電路設(shè)計如圖３所示。 （ 2）單片機(jī)控制系統(tǒng) at89c2051 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓、高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 2k bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（ PEROM）和 128bytes 的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash存儲單元，功能強(qiáng)大 at89c2051 單片機(jī)可為您提供許多高性價比的應(yīng)用場合。 （ 2） 將普通 8031/80C31仿真器的仿真插頭中 ～ ～ 2051,這種方法可以運(yùn)用單步、斷點(diǎn)的調(diào)試方法，但是仿真不夠真實，比如， 2051 的內(nèi)部模擬比較器功能， P1 口、 P3 口的增強(qiáng)下拉能力等等。兩路信號幅值與角度的關(guān)系如圖４所示。具體實現(xiàn)時 ,可按照一定角度對曲線進(jìn)行分段 ,并對各段用一次函數(shù)ｙ＝ａｘ＋ｂ去擬合。, 若按１５ 176。 對其劃分 ,精度可高達(dá)０．３ 176。實際上 ,在精度要求不高的情況下 ,通常以１５ 176。 應(yīng)用 “ 跳轉(zhuǎn)技術(shù) ” 可以消除偏移，即在 KMZ52 的置位 /復(fù)位線圈中通上正負(fù)脈沖電流，傳感器的特性和輸出信號就會周期地反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)傳感器信號的幅值包含了需要的磁場信號，而傳感器偏移是一個純直流信號，通過放大級中的高通濾波器，可以除去這一直流信號，同時消除偏差和溫漂造成的偏移。經(jīng)過跳轉(zhuǎn)技術(shù)處理后，輸出電壓應(yīng)以參考電壓 5V 為中心（如圖 3），實際的輸出值， x 和 y 通道分別以 和 為中心，與要求的 5V 相比，相對誤差小于 4%，滿足指南針的精度要求?；镜膬煞N干涉磁場是 “ 硬鐵效應(yīng) ” 和 “ 軟鐵效應(yīng) ” ， “ 硬鐵效應(yīng) ” 是由與指南針固定位置的磁體產(chǎn)生的，在測試圖中表現(xiàn)為圓心移動到（ Hix,Hiy） ,Hix和 Hiy 是干涉磁場的分量；含鐵金屬對地球磁場的影響表現(xiàn)為 “ 軟鐵效應(yīng) ” ，在測試圖中表現(xiàn)為圓的變形。圖 4 是 “ 硬鐵效應(yīng) ” 補(bǔ)償前后兩組數(shù)據(jù)的仿真圖，補(bǔ)償前圖形大致以（ ,）為圓心（圖 4a），補(bǔ)償后圖形基本上是以（ ， ）為中心（圖 4b）， “ 硬鐵效應(yīng) ” 得到補(bǔ)償。 設(shè)地球磁場的大小為Ｖｅａｒ ,干擾磁場的大小為Ｖｄｉｓ 則有： Ｖｅａｒ＝（Ｖｍａｘ＋Ｖｍｉｎ）／２ Ｖｄｉｓ＝（Ｖｍａｘ－Ｖｍｉｎ）／２ 這樣 ,由正弦定理Ｖｅａｒ／ｓｉｎ φ ＝Ｖｄｉｓ／ｓｉｎ γ 可求出 γ 。即在最高 8位依次放最低 8位的數(shù)據(jù)。 V2XE常用命令字包括 Modln． foRespSetDataComponentGetData、DataResp Config、 GetConfig、 ConfigResp和 SaveConfig。當(dāng) V2XE發(fā)送命令的應(yīng)答時。05 得的 V2XE數(shù)據(jù) $etConfig 0x06 設(shè)置 V2XE的各個參數(shù) GetConfig 0如 7 獲得當(dāng)前 V2XE的參數(shù) ConfigResp O柏 8 返回 V2XE的參數(shù) SaveContig O柏 9 保存設(shè)置的參數(shù) 開始標(biāo)志 I指令類別 l參數(shù)個數(shù) I參數(shù)一 I參數(shù)二 I結(jié)束標(biāo)志 0xaa 1 0x03 I Ox02 1 0x02 l 0x05 l 0x00 { unsigned char i,receive_ data； receive_data=0： for(i0； i8； i++) { if(spi— data＆ Ox80) mosi=l； else mosi=0； sck=l； receive_data=receive_ data 1： if(miso) receive_ data=receive_ data l 1： ／／ V2XE每接收 一個數(shù)據(jù)將同時發(fā)出一個回應(yīng) 一個 V2XE系統(tǒng)的典型應(yīng)用流程如圖 4所示 V2XE出廠時．都在其 ROM中 固化了芯片的 MSB l l l LSB Big Endian Little Endian 圖 2 V2XE的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 維普資訊 新的 V2XE型地磁傳感器在單片機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用 一 69一 圖 4 應(yīng)用程序流程 版本號。 其程序如下： int V2EX _ GetModulelnfo0 { unsigned char count； SPITransmit(kSyncChar)； ／／開始標(biāo)志 0XAA SPITransmit(kGetModInfo)； ／／龠 4$0X01 SPITransmit(kTerminator)； ||姥慕標(biāo)志 0X00 while(SPITransmit(0)!=kSyncChar)； ，等待 V2XE返 回值．返回值以 0XAA開始 Lnop_0； ) if(SPITransmit(0)=kModInfoResp) { ’ count=7； ，／版本號為 8位無符號數(shù) while(count=o) { C0Unt一一； verson[count]=(SPITransmit(0))； ／／讀取 V2XE的 返回值 l return 1： ) else return 0： } 這樣，獲得的芯片信息存放在數(shù)組 verson中，可以根據(jù)讀取的值和實際版本號 (V2XEV201)比對以確定系統(tǒng)是否正常工作?？梢詮墨@得 )、 True North(設(shè)置參照角度為地磁北腳 )、BigEndian(選擇數(shù)據(jù)的大、小模式 )、 Dampingsize(數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，將緩沖區(qū)里的數(shù)據(jù)平均后作為 V2XE的實際輸出 )。校準(zhǔn)完成后，可以查詢參數(shù) calstate來判斷校準(zhǔn)是否成功。 四 結(jié)束語 本電子指南針采用特殊的數(shù)據(jù)處理方法提高了系統(tǒng)的精度。 五 參考文獻(xiàn) [1] 邵婷婷 ,馬建倉 ,胡士峰 ,王超 . 電子羅盤的傾斜及羅差補(bǔ)償算法研究 [J]. 傳感技術(shù)學(xué)報 , 2020, (06) . [2] 邱丹 ,黃圣國 . 電子羅盤在航向系統(tǒng)的應(yīng)用 [J]. 江蘇航空 , 2020, (02) . [3] 彭樹生 . 數(shù)字電子羅盤 HMR3000的特性及應(yīng)用 [J]. 電子技術(shù) , 2020, (08) . [4] 朱學(xué)斌 . 基于 MAX155 和 KMZ52 的電子指南針的實現(xiàn) [J]. 魯東大學(xué) 學(xué)報 (自然科學(xué)版 ), 2020, (04) . [5] 姜立中 . 電子羅盤 [J]. 電子世界 , 1999, (06) . [6] 趙毅強(qiáng) ,管大年 ,陳豪敏 . 電子羅盤在精確定位平臺中的應(yīng)用 [J]. 傳感技術(shù)學(xué) 報 , 2020, (01) . [7] 李碩 ,李小民 . 電子羅盤在無人機(jī)飛控器中的應(yīng)用 [J]. 兵工自動化 , 2020, (12) . [8] 蔣賢志 . 數(shù)字電子羅盤誤差分析及校正技術(shù)研究 [J]. 現(xiàn)代雷達(dá) , 2020, (06) . [9] 汪雪蓮 . 電子羅盤的方位測量誤差及其補(bǔ)償校正 [J]. 聲學(xué)與電子工程 , 2020, (04) . [10] 趙忠 ,何海濤 ,徐曉東 . 基于系統(tǒng)芯片 (SoC)的低成本電子羅 盤的設(shè)計 [J]. 測控技術(shù) , 2020