【正文】 方便。外設特性：兩路全雙工串口、可編程看門狗定時器、五級中斷優(yōu)先級、電源失效復位 等。 GY26 是一款低成本平面數(shù)字羅盤模塊。采用三線接口與 CPU 進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或 RAM 數(shù)據(jù)。 圖 46 時鐘讀寫時序圖 液晶顯示電路 本次設計采用了單色液晶顯示屏（ LCD）作為系統(tǒng)的顯示界面，具體的型號為LCD1602，該 LCD 采用了 KS0066 控制芯片作為顯示控制核心。 電路 的中的幾個電阻屬于上拉電阻，保證在沒有輸入的情況下端口電平穩(wěn)定為高，同時也可以達到省電的目的。 系統(tǒng)初始化完成時對指南針模塊進行讀取，此時指南針模塊將 讀取 RXD 端口的 命令進行方向測量 ，其后將得到的數(shù)據(jù) 發(fā)送 至微 單片機 ， 單片機 根據(jù)得到的數(shù)據(jù)驅動 LCD 進行相應的顯示，隨后 單片機 將對系統(tǒng)鍵盤端口進行掃描，并根據(jù)掃描得到的鍵值進行相應的處理。程序的流程如圖 53 所示。 圖 54 指南針方向計算示意圖 青島理工大學琴島學院本科畢業(yè)設計說明書（論文） 32 鍵盤驅動 系統(tǒng)中將按鍵電路中 各個獨立按鍵 分別與單片機的 P1 P1 P1 P1 P P21引腳進行連接，此按鍵是低電平有效，當有鍵按下時，與按鍵相連接的單片機引腳檢測到這個信號，然后進行相應的處理后再輸出。 LCD1602 是一個非常簡單的顯示設備，相比于數(shù)碼管而言，它是反射式顯示設備即外界的光強時它才會有顯示，所以黑夜是看不到顯示的而必須加背光。 青島理工大學琴島學院本科畢業(yè)設計說明書（論文） 35 致 謝 本課題在選題及研究過程中得到姜賢林老師的悉心指導。四年了，仿佛就在昨天，是你們和我共同維系著彼此之間兄弟般的感情，是你們維系著寢室那份家的融洽，是你們與我共擔挫折困難，是你們與我一同學習成長。 io=datamp。 rst=1。 } //********讀 DS1302 某地址中的數(shù)據(jù) ******** 青島理工大學琴島學院本科畢業(yè)設計說明書（論文） 38 uchar read_ds1302(uchar add) { uchar i,value。 write_ds1302_byte(add)。 _nop_()。i7。 } //********讀取當前時間 ******** void read_rtc(void) { uchar i。 sck=1。 rst=1。 io=1。 sck=0。i8。學校的教育讓我退去了當初的稚嫩，使我快速成長，現(xiàn)在的我已經(jīng)可以融入社會并去創(chuàng)造屬于我的事業(yè) 。 、 功耗小 、 顯示直觀 、攜帶方便，可作為出行、旅游、導航的必備之物，具有較高的經(jīng)濟適用價值。直觀的液晶顯示能夠使得系統(tǒng)更容易操控。 校正時主要調整的系數(shù)就是本地的磁偏角。模塊采用 SPI 接口與 MCU 進行數(shù)據(jù)交換。 整個監(jiān)控程序主要由指南針模塊驅動、液晶 驅動、實時 時鐘驅動和串口驅動組成。 青島理工大學琴島學院本科畢業(yè)設計說明書（論文） 27 圖 48 LCD1602 讀寫時序圖 系統(tǒng)輸入電路 系統(tǒng)采用了 6 鍵輸入以實現(xiàn)系統(tǒng)功能的設定，如系統(tǒng)時間的調整 、磁場的校準和磁偏角的補償?shù)?。在開始 8 個時鐘周期把命令字裝入移位寄存器之后，另外的 時鐘在讀操作時輸出數(shù)據(jù)，在寫操作時青島理工大學琴島學院本科畢業(yè)設計說明書（論文） 26 輸入數(shù)據(jù)。 圖 44 指南針電路圖 青島理工大學琴島學院本科畢業(yè)設計說明書（論文） 25 指南針模塊 串口通信協(xié)議 表 串口通信參數(shù) 波特率 校驗位 數(shù)據(jù)位 停止位 9600bps N 8 1 表 指南針模塊輸出格式 輸出位 輸出格式 注釋 Byte0 0x0D ASCII 碼 回車 Byte1 0x0A ASCII 碼 換行 Byte2 0x30~0x33 角度百位 ASCII 碼 0~3 Byte3 0x30~0x39 角度 十 位 ASCII 碼 0~9 Byte4 0x30~0x39 角度 個 位 ASCII 碼 0~9 Byte5 0x2E ASCII 碼小數(shù)點 Byte6 0x30~0x39 角度小數(shù)位 ASCII 碼 0~9 Byte7 0x00~0xFF 校驗和 僅低 8bit 實時時鐘模塊 系統(tǒng)采用了 DS1302 實時時鐘芯片為系統(tǒng)提供實時時鐘。系統(tǒng)的復位采用了上電復的形式，上電過程中微控制器復位引腳保證 10ms 以上的高電平就能可靠的將微控制器復 位 ，具體如圖 42,43 所示 。四路 8位 并行 I/O 端口，三個定時器， 512 字節(jié)暫存 RAM。單片機系統(tǒng)中 I/O 口資源往往比較寶貴，當用到多個按鍵時，為了節(jié)省 I/O 口線，可采用矩陣鍵盤。通常我青島理工大學琴島學院本科畢業(yè)設計說明書（論文） 21 們手動按下鍵然后立即釋放，這個動作中穩(wěn)定閉合的時間超過 20ms。非編碼鍵盤又分為獨立鍵盤和矩陣式鍵盤。同樣，在緊跟 8 位的控制指令字后的下一個 SCLK 脈沖的下降沿讀出 DS1302 的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時從低位 0 位到高位 7。只有在 SCLK 為低電平時，才能將RST 置為高電平。當 Vcc2大于 Vcc1+ 時， Vcc2 給 DS1302 供電。這些電路的接口簡單、價格低廉、使用方便，被廣泛地采用。 顯示原理 利用液晶的基本性質實現(xiàn)顯示。液晶顯示器功耗很低，因此倍受工程師青睞，適用于使用電池的電子設備。從技術上簡單地說，液晶面板包含了兩片相當精致的無鈉玻璃素材，稱為 Substrates，中間夾著一層液晶。 圖 35 KMZ52 原理圖 液晶顯示簡介 液晶是一種高分子材料，因為其特殊的物理、化學、光學特性， 20 世紀中葉開始被廣泛應用在輕薄型的顯示技術上。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。若需要偏置帶，可以用另一種封裝的 HMCI052。敏感元件 A 和 B,共存于單硅芯片中，完全正交，且參數(shù)匹配。 微控制器將表征當前磁場大小的數(shù)字量按照 角度 方位進行歸一化等處理后通過直觀的 LCD 進行 角度 方位顯示， 整個系統(tǒng)中還包含了實時時鐘等一些輔助電路，使整個系統(tǒng)功能得到進一步的擴展。指南針在同一地點測得方向相差 180 度 的兩個磁場值（ H1 和 H2），儲存兩個測量值的磁場分量 Hx 和 Hy，由于指南針的磁 場等于地球磁場向量 He 與干涉磁場向量 Hi 的矢量和（旋轉后， He 大小相等方向相反； Hi的場源與指南針關系固定，不發(fā)生變化），可以得到干涉磁場分量：測得干涉磁場分量后，可以在補償線圈中通以相應大小的電流，產(chǎn)生反向磁場分量 Hix 和 Hiy，以補償干涉磁場。 青島理工大學琴島學院本科畢業(yè)設計說明書（論文） 10 圖 21 跳轉技術波形圖 圖 21 是跳轉技術的波形圖， a 是得到的輸出信號， b 是濾波去除偏移后的信號， c 是翻轉后得到的原來信號。 地球近似球形，所以磁針指向磁極時必向下傾斜，和水平方向有一個夾角，這個夾角稱為磁傾角。 除外源場外，變化磁場還有內(nèi)源場。偶極子磁場是地磁場的基本成分，其強度約占地磁場總強度的 90％，產(chǎn)生于地球液態(tài)外核內(nèi)的電磁流體力學過程，即自激發(fā)電機效應。 近地空間的地磁場，像一個均勻磁化球體的磁場，其強度在地面兩極附近還不到 1 高斯，所以地磁場是非常弱的磁場。這已為 1839 年德國數(shù)學家 .高斯首次運用球諧函數(shù)分析法所證實。甚至在 人體內(nèi)，伴隨著生命活動，一些組織和器官內(nèi)也會產(chǎn)生微弱的磁場。規(guī)定小磁針的北極所指的方向為 磁感線 的方向。 磁場的基本特征是能對其中的運動電荷施加作用力，磁場對電流、對磁體的作用力或力距皆源于此。 綜觀單片機幾十年的發(fā)展歷程，單片機今后將向多功能、高性能、高速度、低電壓、低功耗、低價格、外圍電路內(nèi)裝化以及片內(nèi)存儲器容量增加和 Flash 存儲器化方向發(fā)展。中、高檔單片機的位處理系統(tǒng)能夠對 I/O 口進行尋址及位操作，大大地加強了 I/O 口線控制的靈活性。為防止復制，生產(chǎn)廠家青島理工大學琴島學院本科畢業(yè)設計說明書（論文） 6 對片內(nèi) E2PROM 或閃爍存儲器采用加鎖方式。新型單片機片內(nèi) ROM 一般可達 4KB 至 8KB， RAM 為 256B。位滿足不同的用戶要求，各公司競相推出能滿足不同需要的產(chǎn)品。 然而，有許多應用是使用專門針對某些產(chǎn)品的特定用途而制作的單片機。此階段的主要特征是一方面發(fā)展 16 位單片機、 32 位單片機及專用型單片機；另一方面不斷完善高檔 8 位單片機，改善其結構，以滿足不同的用戶需要。因此，還需加 1 快 3851（由 1KB ROM、定時器 /計時器和 2 個并行 I/O 構成）才能組成 1 臺完整的計算機。第五部分介紹了系統(tǒng)的軟件部分的設計，在概部分里主要是介紹了系統(tǒng)總體和各個模塊的流程圖 以及驅動原理等。 國內(nèi)有關地磁導航的研究還主要集中在仿真和預研階段 ,航天科工集團三院的李素敏等人運用平均絕對差法對地面所測量的地磁強度數(shù)據(jù)進行了匹配運算 ,分辨率能達到50m； 西北工業(yè)大學的晏登洋等人利用地磁導航校正慣性導航的仿真實驗取得了較高的精度。 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。 電子指南針 的形成 指南針是一個重要的導航工具 ，甚至在 GPS 中也會用到。所以司南的磁性比較弱，而且它與地盤接觸處要非常光滑，否則會因轉動摩擦阻力過大，而難于旋轉，無法達到預期的指南效果。經(jīng)過多方的實驗和研究，終于發(fā)明了可以實用的指南針。s top serial Machine. The actual test pass module can reach 1 176。本系統(tǒng)采用專用的磁場傳感器結合高速微控制器（ MCU）的電子指南針能有效解決這些問題。 MCU。樣子象一把湯 勺，圓底，可以放在平滑的 “地盤 ”上并保持平衡，且可以自由旋轉。根據(jù)磁體同級相斥，異級相吸的普 便 現(xiàn)象，無論處于何地磁體的南極會指向地球的北極附近；而磁體的北極會指向地球的南極附近。 電子指南針系統(tǒng)中磁場傳感器的磁阻（ MR）技術 是 最佳的解決方法，和現(xiàn)在很多電子指南針還在使用的磁通量傳感器相比較， MR 技術不需要繞線圈而且可以用集成電路 （ IC）生產(chǎn)過程 生產(chǎn)，是一個更值得使用的解決方案。在 20 世紀 60 年代中期 ,美國的 E2systems 公司提出了基于地磁異常場等值線匹配的 MAGCOM系統(tǒng) , 70年代獲得測量數(shù)據(jù)后 ,系統(tǒng)進行了離線實驗。電子指南針系統(tǒng)是一個典型的單片機系統(tǒng)，了解其工作原理及其信號處理流程有利于研究更加復雜的嵌入式系統(tǒng)，特別是系統(tǒng)中來自國外的磁傳感器及其信號的采集芯片更是有利于研究磁場傳感器的實現(xiàn)機理，以便將其更加廣泛的應用。單片機體積小，重量輕，抗干擾能力強，環(huán)境要求不高，價格低廉，可靠性高，靈活性好，開發(fā)較為容易。 第三階段（ 1978 年 —— 現(xiàn)在）高性能單片機階段。 青島理工大學琴島學院本科畢業(yè)設計說明書（論文） 5 單片機的分類 單片機按照其用途可分為通用型和專用型兩大類。為此，單片機芯片制造商常與產(chǎn)品廠家合作，設計和生產(chǎn)專用的單片機芯片。 （ 3）串行總線結構。片內(nèi) EPROM 由于需要高壓（ +21V 或 +12V）編程寫入，紫外線擦抹給用戶帶來不便。 （ 1）增加并行口的驅動能力。這也是單片機發(fā)展的重要趨勢。 此外，專用化也是單片機的一個 發(fā) 展方向，針對單一用途的 單片機將會越來越多。然而，作為一個矢量場，磁場的性質與電場頗為不同。 電磁波以有限的速度傳播，具有可交換的能量和 動量，電磁波與實物的相互作用，電磁波與粒子的相互轉化等等，都證明電磁場是客觀存在的物質，它的 “特殊 ”只在于沒有靜質量。人類對于地磁場存在的早期認識，來源于天然磁石和磁針的指極性。 地磁場是一個向量場。地磁場雖然很弱，但卻延伸到很遠的空間，保護著地球上的生物和人類，使之免受宇宙輻射的侵害。 地球變化磁場可分為平靜變化和干擾變化兩大類型。根據(jù)變化磁場的內(nèi)、外場相互關系，可以得出地球內(nèi)部電導率的分布。 電子指南針的偏差 電子指南針 運用磁阻技術，而且具有體積小 、精度高、穩(wěn)定性好、價格低等特點，是理想的導航元件。干涉磁場對指南針的影響可以由圖 22（指南針旋轉 360 度 時， SCU 輸出信號 VyVx 圖）進行估計。指南針的基本任務就是測量磁場北極（圖中的 Heh，即地球磁場的水平分量）與前進方向的夾角（方位角 α）， 上圖 可知： α是從磁場的北極順時針計算的；磁傾角 δ 是地球磁場向量與水平面的夾角；磁偏角 λ 是地理北極與磁場北極間的夾角 ， 它與地球的實際位置有關。同時在系統(tǒng)的放置和校正中，應該注意要盡量遠離強磁源和 各種鐵性材質的物質。敏感元件 A 和 B,都有這兩個帶。 一個羅盤線路在與一個包括有雙模擬數(shù)字轉換器（ ADC）輸入裝置的微控制器結合后，可以與 HMC1052雙軸傳感器、低 壓雙運算放大器以及少量常用的離散元件組裝在一起。放置，這使得電子在正反向磁場力作用下有較好的對稱性。 液晶的定義，現(xiàn)在已放寬而囊括了在某一溫度范圍可以是現(xiàn)液晶相，在較低溫度為正常結晶之物質。在自然狀態(tài)下，這些棒狀分子的長軸大致平行。