【正文】 { azimuth=0。s rotational poles. The user of such a pass has to know the local value of the magic declination, and adjust the pass accordingly. Magic pass The magic pass consists of a magized pointer (usually marked on the North end) free to align itself with Earth39。s magic poles do not coincide with the rotational poles, and the positions of the magic poles change over time on a timescale that is not extremely long by human standards. Significant movements happen in a few years. (Over millions of years, the directions of the true poles also shift, because of continental drift.) For an observer at any point on the earth39。Hey)。 EA=1。 dula1=1。 dula2=1。 dula2=0 。 P2=0xfb。 P0=table[bai1]。 bai2=pitch/100。 //將 P1 口獲得的數(shù)據(jù)賦給 temp 變量 // delay(2)。 //啟動定時器 T1 while(1) { OE=0。 //賦初值 0x06 TL0=(256250)。 roll= asin(Ay/lg)。 uchar code table[]={ 0x3f,0x06,0x5b,0x4f, 0x66,0x6d,0x7d,0x07, 0x7f,0x6f,0x77,0x7c, 0x39,0x5e,0x79,0x71}。 sbit point=P3^7。 其次要感謝我的同學(xué)對我無私的幫助，特別是在軟件的使用方面，正因為如 此我才能順利的完成設(shè)計，我要感謝我的母校 —— 西華 大學(xué)，是母校給我們提供了優(yōu)良的學(xué)習(xí)環(huán)境；另外，我還要感謝那些曾給我授過課的每一位老師，是你們教會我專業(yè)知識。在整個設(shè)計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。關(guān)于鎖存器的內(nèi)容，我們稍后也會介紹 。 P1口只做 I/O 口使用：其內(nèi)部有上拉電阻。為了充分利用 CPU 資源，CPU 采取中斷方式讀取數(shù)據(jù)。 這些類型還具有廣泛的共同模式，差模信號范圍和低失調(diào)電壓調(diào)零能力與使用適當(dāng)?shù)碾娢弧鞲衅鬏敵龇蹬c所測加速度成正比的方波信號，經(jīng)過信號交流放大，相敏檢波、低通濾波，得到與加速度成比例的電壓信號。25mg 的零點偏移精度；在小于 60Hz的帶寬下具有解決小于 1 mg的解決方案 (176。 ADXL203 典型測量范圍在 177。同時 ， 翻轉(zhuǎn)線圈還起著磁場偏置點校正的作用。 第 27頁 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 從 KMZ52 的結(jié)構(gòu)圖 中可以看出 KMZ52 中的測量輸出為兩組電阻橋的電壓變化輸出。 PIN9: 電阻橋 輸出 電壓。 KMZ52的引腳說明如圖所示： 第 26頁 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 圖 KMZ52管腳說明 PIN1：翻轉(zhuǎn)線圈。當(dāng)微處 理器采集到通過模數(shù)轉(zhuǎn)換后的信號后，經(jīng)過程序處理，將所測量的方位角 顯示在 數(shù)碼管 上，微處理器選用 STC8051。加速計以重力矢量作為基準(zhǔn)來測定物體的空間方位。 模塊 5 為積分控制器，與模塊 6 一起驅(qū)動補償線圈來消除溫度的敏感漂移。模塊 2的功能 放大翻轉(zhuǎn)后的傳感器信號。的偏 差。事實上，這個補償磁場可以通過在傳感器周圍的安裝合適的線圈來產(chǎn)生 ， Philips 公司的磁阻傳感器的內(nèi)部集成有補償線圈，因此不需要在傳感器外部安裝補償線圈。的方位角誤差。 （ 3） 由于封裝公差，傳感器真正的角位移從正交的 90176。該偏置是由于傳感元件和相連接的運算放大器造成的，傳感器元件的偏置 由元件中的四個磁敏電阻的公共誤差和溫度漂移造成，因此在沒有加電源電壓的情況下傳感器的輸出電壓偏移了 0V 開始輸出。 圖 KMZ52內(nèi)部電路 圖 ，圖 KMZ51內(nèi)部電路圖。 該磁阻傳感器在金屬鋁的表面沉積了一定厚度的高磁導(dǎo)率 的坡莫合金 ， 在翻轉(zhuǎn)線圈和外界磁場兩個力的作用下 ， 電子改變運動方向 ， 使得 磁敏電阻的阻值發(fā)生變化。 圖 第 12頁 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 二： 用霍尼韋爾 HMC1022 各向異性磁阻傳感電路感應(yīng)磁場 可實現(xiàn)小型和低成本羅盤電路設(shè)計。除了惠斯通電橋 ， HMCI052有兩個位于芯片上的磁耦合帶 ； 偏置帶和置位 /復(fù)位帶。時，就會在在東西方向存在一個傾斜角。 Hxc， Hyc， Hzc分別為指南針傾斜放置時磁場向量在傳感器坐標(biāo)系 OXYZ 上的磁場分量，可由磁阻傳感器 KMZ52/KMZ51 測得。 當(dāng)指南針位于第三象限 時為方位角為南偏西α。），東為 90176。機體坐標(biāo)系相對地理坐標(biāo)系的方位為飛行器的姿態(tài)和航向。地球的基本磁場可分為偶極子磁場、非偶極子磁場和地磁異常幾個組成部分。在現(xiàn)代的地磁場觀測中，地磁臺一般只記錄 H， D， Z 或 X， Y， Z。吉伯所作出的地磁場來源于地球本體 的假定是正確的。運動電荷或變化電場 產(chǎn)生 的磁場，或兩者之和的總磁場，都是無源有旋的矢量場，磁力線是閉合的 曲線族，不中斷，不交叉。 第 4頁 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 2 地磁場 磁場是一種看不見，而又摸不著的特殊物質(zhì)。但其基本構(gòu)造是 沒有改變的，都是屬于機械的指針式，其指示的機械結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)。電子指南針采用固 態(tài)的元器 件，因此具有極高的精度，能最大限度的減小誤差，同時使用圖形顯示 和數(shù)字顯示的方法，能方便直觀的顯示出用戶所需要的方位信息。由于磁體的磁性來源于電流，電流是電荷的運動，因而概括地說，磁場是由運動電荷或變化電場產(chǎn)生的。地磁學(xué)的主要研究對象。 中國古代的著名科學(xué)家沈括是第一個注意到磁偏角現(xiàn)象的科學(xué)家。 1960 年決定采用特斯拉作為國際測磁單位， 1 高斯＝ 10^(4)特斯拉（ T）， 1 伽馬＝ 10^(9)特斯拉＝ 1 納特斯拉（ nT），簡稱納特。 圖 2地磁場 第 6頁 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 3 電子指南針需要測試的量 姿態(tài)角 以及 用到的坐標(biāo)系簡介 習(xí)慣 上，討論一個物體相對于另一個物體運動，必須具有與兩個物體相關(guān)聯(lián)的參考坐標(biāo)系才能確定其位置。 （ 3）最后，繞 OYt2 軸轉(zhuǎn)動 ρ （ 橫 滾角），到達機體系 （ b 系）。 第 8頁 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 俯仰角及橫滾角 當(dāng)電子指南針非水平放置時，指南針的方位角將出現(xiàn)偏差，此時需要使用加速度傳感器對偏差進行修正。 90176。 傾斜補償 當(dāng)指南針非水平放置時，將會產(chǎn)生傾斜誤差，誤差值基 于指南針?biāo)谖恢玫卮艌龅拇艃A角 δ，下圖是磁傾角誤差各個角的關(guān)系圖。 第 11頁 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 4 核心傳感器的選擇 與比較 一：利用一維磁阻微電路芯片 HMC1052 感應(yīng)磁場 HMCI052是一個雙軸線性磁傳感器 ， 像 其它 HMC10XX系列傳感器 ， 每個傳感器都有一個由磁阻薄膜合金組成的惠斯通橋。偏置帶 ，用于校正傳感器 ， 或偏置任何不想要的磁場。雖然這不是一個完全的三軸傾斜補償?shù)牧_盤設(shè)計結(jié)構(gòu) ， 該參考設(shè)計可以用于各種電平平臺或用戶的校平系統(tǒng) ， 如手表等。由于加入了翻轉(zhuǎn)磁場 ， KMZ52 的變化曲 線與普通的磁敏電阻不同 ， 加線性化。最后輸出電壓值 ，將電壓值和加速度傳感器測得的數(shù)據(jù)經(jīng)運算放大器放大后交由微處理器處理，并顯示在 LED上，系統(tǒng)模塊如下圖所示： K M Z 5 2 + K M Z 5 1 （ 測 量 X Y Z 軸 的 磁 場 分量 ）加 速 度 傳 感 器（ 測 量 俯 仰 角 和 橫 滾 角 ）運 算 放 大器V y微 處 理 器A / D 轉(zhuǎn) 換橫 滾 角俯 仰 角L E D 顯 示V xV z5 V 電 源信 號 調(diào) 節(jié) 模 塊模 塊 1 : 產(chǎn) 生 周 期 性 的 翻 轉(zhuǎn)脈 沖 電 流 驅(qū) 動 翻 轉(zhuǎn) 線 圈模 塊 2 : 功 能 放 大 翻 轉(zhuǎn) 后 的傳 感 器 信模 塊 3 其 功 能 是電 壓 偏 置 的 補 償模 塊 4 為 同 步 整 流 器模 塊 5 為 積 分 控 制 器 ， 與6 一 起 驅(qū) 動 補 償 線 圈模 塊 6 為 補 償 線 圈 驅(qū) 動5 V 電 源 圖 第 15頁 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 信號調(diào)節(jié) 模塊 該模塊的功能是測量磁場分量 Hxc、 Hyc、 Hzc，然后得到輸出電壓輸出到運算放大器。的方位角誤差。 1176。 圖 圖 是翻轉(zhuǎn)技術(shù)的波形圖， a 是得到的輸出信號， b 是濾波去除偏移后的信號， c 是翻轉(zhuǎn)后得到的原來信號。為了保證傳感器的輸出電壓為 0V，一個適當(dāng)?shù)恼髌魇潜夭豢缮俚摹?Vy =Vmax 179。當(dāng)閉環(huán)回路中斷時 OP2 的輸出保持它的線性變化。 本設(shè)計選用的 加速度傳感器 是由美國模擬器件公司生產(chǎn)的 ADXL203。 A XA Ypitchroll 圖 重力矢量關(guān)系圖 第 22頁 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 將加速計的 X 和 Y 軸都水平放置，就可以作為雙軸傾斜計測量傾斜度了。 第 25頁 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 圖 KMZ52/KMZ51 KMZ52 是一個使用坡莫合金薄片的磁阻效應(yīng)來測量磁場的高靈敏度的磁場傳感器。 PIN4：補償線圈。 PIN12: 電阻橋電源電壓 。根據(jù)霍爾效應(yīng)的原理 ， 半導(dǎo)體里的電子運動軌跡會受到磁場作用而橫向偏移這種偏移 ， 改變了電子運動的路徑 ， 因而呈現(xiàn)了電阻改變的特性。在本系統(tǒng)中在磁場傳感器的翻轉(zhuǎn)線圈 Z1和 Z2上加載翻轉(zhuǎn)電信號后使之能夠產(chǎn)生化 第 28頁 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 的磁場 .由于該變化磁場會造成磁阻變化 (ΔR), 并將其轉(zhuǎn)化成變化的差動電壓輸出 ,這樣 ,就能根據(jù)磁場大小正比于輸出差動電壓的原理 ,分別讀取對應(yīng)的兩軸信號 ,然后再進行處理計算即可得到偏轉(zhuǎn)角度 .為了克服不同地域和溫度造成的響 ,通過補償線圈對其進行補償 ,提高了系統(tǒng)精度 。A，靈敏度達到 1000mV/g。采用 5179。分別在差動電容的固定的上下極板上加兩路幅度相等、相位差為180?的方波。 第 32頁 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 AD 轉(zhuǎn)換器 MAX155 一般的 AD 轉(zhuǎn)換芯片只有 1 個采樣保持器，只能通過多路模擬開關(guān)輪流采集各通道的信號 ,因此各通道采集的信號數(shù)據(jù)在時間上相差很大，若用這樣的數(shù)據(jù)作為 同期原始數(shù)據(jù)使用 ,將帶來相應(yīng)的系統(tǒng)誤差。 圖 微處理器 8051 單片微型計算機簡稱為單片機， 又稱為微型控制器，是微型計算機的一個重要分支。 P0 口如果作為輸入時，處在高阻抗?fàn)顟B(tài)，只有外接一個上拉電阻才能有效。 第 35頁 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 6 軟件設(shè)計 系統(tǒng)主流程 整個系統(tǒng)監(jiān)控程序流程圖如果 所示，當(dāng)系統(tǒng)上電后，最先執(zhí)行的就是對系統(tǒng)各個部件進行初始化的代碼，其中要包括對內(nèi)部定時器、時鐘以及系統(tǒng)通信串口的初始化，系統(tǒng)初始化后對經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換后的指南針輸入量進行讀取， 讀取到指南針的 Vx， Vy， Vz 三個量以及加速度傳感器的輸出量后，微控制器根據(jù)公式據(jù)算出方位角。通 過這次畢業(yè)設(shè)計，我才明白 學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí) ，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。 第 37頁 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 8 謝 辭 經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考 慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。 g Single /DualAxis iMEMS174。 unsigned char code unsigned char scan=0,t