【導(dǎo)讀】一根裝在軸上可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的磁針，磁針在地磁場(chǎng)作用下能保持在磁子午線的切線方向上。作為三軸磁傳感器，通過(guò)單片機(jī)將傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將測(cè)得的值經(jīng)12864液晶顯示屏顯示，且能通過(guò)對(duì)鍵盤(pán)。輸入角度值和HMC5883測(cè)得的角度值進(jìn)行差值處理實(shí)現(xiàn)快速定向，若當(dāng)前方位和設(shè)定的方位超過(guò)設(shè)定的值，則產(chǎn)。本設(shè)計(jì)偏差小于°，內(nèi)部結(jié)構(gòu)固定，可以簡(jiǎn)單地和其它電子系統(tǒng)接口，并且定位速度較快、誤差。較小，可代替舊的磁針式指南針，為人們?nèi)粘３鲂袔?lái)更多的便捷。[關(guān)鍵詞]指南針；單片機(jī)；快速定位；HMC5883；LCD液晶顯示。

　　

【正文】 口（與剛才安裝的 COM 號(hào)一致），最高波特率和最低波特率都選2400bps 或者 1200bps （下載線內(nèi) PL2303 芯片所限 ），并打開(kāi)正確的 .hex 數(shù)據(jù)文件 [15]。 點(diǎn)擊“ Download/下載”按紐，窗口出現(xiàn)提示： 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè) 共 54 頁(yè) Chinese:連接失敗，請(qǐng)嘗試以下操作： （ 1） 在單片機(jī)停電狀態(tài)下，點(diǎn)下載按鈕，再給單片機(jī)上電 （ 2） 停止下載，重新選擇 RS232 串口 , 接好電纜 （ 3） 可能需要先將 （ 4） 可能外部時(shí)鐘未接 (5)因 PLCC、 PQFP 轉(zhuǎn)換座引線過(guò)長(zhǎng)而引起時(shí)鐘不振蕩，請(qǐng)調(diào)整參數(shù) (6)可能要升級(jí)電腦端的 STC 軟件 (7)若仍然不成功，可能 MCU/單片機(jī)內(nèi)無(wú) ISP 系統(tǒng)引導(dǎo)碼，或需退回升級(jí)，或 MCU 已損壞 (8)若使用 USB 轉(zhuǎn) RS232 串口線下載，可能會(huì)遇到不兼容的問(wèn)題，可以讓我們幫助購(gòu)買(mǎi)兼容的 USB 轉(zhuǎn) RS232 串口線 仍在連接中 , 請(qǐng)給 MCU 上電 ... 按下電路板上的電源按紐，保證其有個(gè)失電至上電的過(guò)程，則窗口顯示開(kāi)始燒錄芯片。 圖 下載軟件 LCD1602 屏幕調(diào)試 LCD1602 是最簡(jiǎn)單的液晶屏，適合初學(xué)者開(kāi)發(fā)使用，本設(shè)計(jì)中 LCD12864 和 LCD1602 的基本驅(qū)動(dòng)代碼有很多相似之處，所以通過(guò)對(duì) LCD1602 的調(diào)試不僅能夠測(cè)試最小系統(tǒng)是否能夠正常工作，并且對(duì)后續(xù)進(jìn)一步研究 LCD12864液晶顯示屏也有很大幫助，完成 LCD1602 焊接后，并將 LCD1602對(duì)應(yīng)插入如圖 所示的插口中，再進(jìn)行對(duì)屏幕顯示基本代碼的調(diào)試 [16]，調(diào)試成功的結(jié)果如圖 所示。 圖 單片機(jī)最 小系統(tǒng)及 LCD1602 預(yù)留插口 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁(yè) 共 54 頁(yè) 需要注意的是 1602 的第三個(gè)管腳 V0 口用來(lái)調(diào)節(jié)對(duì)比度，如果燒寫(xiě)好程序而屏幕不顯示字符，先確定測(cè)試程序沒(méi)有錯(cuò)誤，再確定電路其他管腳沒(méi)有問(wèn)題以后，調(diào)節(jié)與 V0 口相連的滑動(dòng)變阻器，直至屏幕能夠清晰的顯示字符。 圖 LCD1602 及最小系統(tǒng)測(cè)試圖 HMC5883 磁傳感器調(diào)試 將三軸磁傳感器插入預(yù)留的排母口中，如圖 所示，并檢查確定電路和程序沒(méi)有錯(cuò)誤，下載修改后的程序，可以測(cè)得當(dāng)前傳感器測(cè)得的角度值，如圖 所示。 圖 HMC5883 安裝示意圖 圖 HMC5883 測(cè)試當(dāng)前角度顯示 將角度值做處理后，可獲得當(dāng)前的方向，結(jié)果如圖 所示。 圖 當(dāng)前方向顯示 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁(yè) 共 54 頁(yè) LCD12864 調(diào)試 由于本設(shè)計(jì)需要實(shí)現(xiàn)定向功能，并且顯示設(shè)定的角度，由于 1602 現(xiàn)實(shí)的內(nèi)容單一，只能顯示字母數(shù)字和符號(hào)，不能顯示中文，并且只能顯示 16 個(gè)字符 *2 行，不能滿足本設(shè)計(jì)的條件，所以后續(xù)功能需要結(jié)合 LCD12864 屏幕調(diào)試 LCD， 12864 安裝位置與 LCD1602 相同用 12864 測(cè)試獲得角度值和方向如圖 所示。 圖 LCD12864 顯示角度方向 矩陣鍵盤(pán)調(diào)試 完成基本的顯示和判斷后，要進(jìn)行矩陣鍵盤(pán)的調(diào)試，矩陣鍵盤(pán)輸入數(shù)字通過(guò)顯示屏達(dá)到人機(jī)交互的目的，矩陣鍵盤(pán)的焊接如圖 所示，從左到右，從上到下的順序依次為，快速定位東、快速定位南、快速定位西、快速定位北、數(shù)字 數(shù)字 清屏鍵、定位 /定向切換鍵、數(shù)字 4，數(shù)字 5，數(shù)字 數(shù)字 數(shù)字 0、數(shù)字 數(shù)字 數(shù)字 3。完成焊接后，要對(duì)其對(duì)應(yīng)輸入的鍵值進(jìn)行處理，確定程序處理沒(méi)有問(wèn)題后將其燒寫(xiě)到單片機(jī)，待燒寫(xiě)完成后，按照鍵盤(pán)順序，對(duì)其輸入 123，則其顯示結(jié)果如圖 所示。 圖 矩陣鍵盤(pán)電路 圖 矩陣鍵盤(pán)調(diào)試結(jié)果 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁(yè) 共 54 頁(yè) 蜂鳴器報(bào)警調(diào)試 蜂鳴器報(bào)警原理為：在定位處輸入確定的角度值，或按四個(gè)快速定位鍵輸入需要確定的方向，在定向處輸入可允許的方向誤差角度，當(dāng)當(dāng)前角度與輸入定位角度值的差值大于設(shè)定的誤差角度差，則蜂鳴器報(bào)警，否則蜂鳴器不報(bào)警，蜂鳴器實(shí)物連接如圖 所示。當(dāng)蜂鳴器按照設(shè)定值進(jìn)行報(bào)警后則蜂鳴器報(bào)警調(diào)試成功。 圖 蜂鳴器報(bào)警實(shí)物連接 整體調(diào)試與修整 所有模塊能正常 工作后，要將各個(gè)模塊之間進(jìn)行關(guān)聯(lián)，組成一個(gè)整體，并對(duì)整體電路，以及程序進(jìn)行修正，完成后的整體電路如圖 、 所示。 圖 系統(tǒng)正面運(yùn)行圖 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁(yè) 共 54 頁(yè) 圖 系統(tǒng)反面焊接圖 加入 Z 軸水平識(shí)別后屏幕顯示如圖 ，當(dāng) HMC5883 處于水平狀態(tài)，示數(shù)最大，為 5，當(dāng) HMC5883處于垂直狀態(tài)，示數(shù)最小為 0。 圖 Z 軸示數(shù)顯示 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁(yè) 共 54 頁(yè) 6 總結(jié) 在經(jīng)過(guò)幾周的不懈努力中，終于完成了本次 電子指南針 設(shè)計(jì)的任務(wù)。 在平時(shí)的課程中學(xué) 習(xí)了很多理論知識(shí)，但是始終沒(méi)有在實(shí)際運(yùn)用 中 去領(lǐng)會(huì)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)活學(xué)活用，無(wú)法做到真正的融匯貫通。通過(guò)本次設(shè)計(jì)任務(wù) 培養(yǎng) 了 動(dòng)手能力，激發(fā) 了學(xué)習(xí)興趣，也 掌握 了平時(shí)難以理解的基本理論知識(shí)，運(yùn)用基本知識(shí)，訓(xùn)練基本技能，增強(qiáng)實(shí)踐能力。 本設(shè)計(jì)本身就比較簡(jiǎn)單， 整個(gè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中每一步都是大家親自做過(guò)的，在經(jīng)過(guò)遇到問(wèn)題，思索問(wèn)題到解決問(wèn)題的過(guò)程中，收獲是最多的。本設(shè)計(jì)重點(diǎn)在程序代碼上，通過(guò)上網(wǎng)查資料對(duì)每一個(gè)模塊元器件的用法一一了解清楚，最后通過(guò)對(duì)個(gè)元器件工作原理以及指令控制命令最整個(gè)設(shè)計(jì)程序進(jìn)行編寫(xiě)。 由本次課程設(shè)計(jì)從挑選課設(shè)題 目，查閱資料，到研究出總體設(shè)計(jì)，詳細(xì)設(shè)計(jì)，再到最后的編程上機(jī)調(diào)試，修改程序，完善程序，收獲頗多。鍛煉了發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和通過(guò)查看相關(guān)資料來(lái)解決問(wèn)題的能力以及團(tuán)隊(duì)合作能力。使自己擴(kuò)大了知識(shí)面，提高了知識(shí)水平，借助仿真軟件，不僅可以把課堂中所學(xué)到的知識(shí)，直接加以運(yùn)用，而且還可以把各個(gè)分離的知識(shí)組合為一個(gè)整體，真正做到理論聯(lián)系實(shí)際的重要性。使自己在專(zhuān)業(yè)知識(shí)和動(dòng)手能力上有了很大的提高。另外通過(guò)本次設(shè)計(jì)，使我認(rèn)識(shí)到自己對(duì)單片機(jī) C 語(yǔ)言應(yīng)用編程能力有很大的欠缺，需要在以后的學(xué)習(xí)中進(jìn)一步提高。 本設(shè)計(jì)中 HMC5883L 傳 感器不僅 用到了 X 與 Y 的值，即 在系 統(tǒng)水被平放置時(shí)能較為精確地測(cè)量，而且可以與 Z 軸的值做三維方向的判定 ，并且能夠使用人機(jī)交換達(dá)到快速定向以及超設(shè)定報(bào)警，在設(shè)計(jì)中，模擬 IIC 通訊是非常重要的軟件設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，軟件的優(yōu)化可以為通信節(jié)省更多的資源和時(shí)間，我們采用了 51單片機(jī)狀態(tài)寄存器的 CY 位作為通信數(shù)據(jù)位進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，免去重新在 RAM 里定義數(shù)據(jù)變量，做到了一個(gè)資源優(yōu)化。在液晶顯示中，上一次顯示的數(shù)據(jù)如果不能被下次顯示的數(shù)據(jù)覆蓋掉，就要及時(shí)清除，而如果采用命令清屏，就會(huì)使屏幕閃爍很厲害，所以我們才用用空格字符覆蓋的方式，及 時(shí)清除上一次顯示的內(nèi)容，方便下次數(shù)據(jù)的顯示。在以后的實(shí)踐中，應(yīng)當(dāng)注意這些軟件設(shè)計(jì)上的問(wèn)題，讓系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定流暢。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁(yè) 共 54 頁(yè) 致謝 本論文和設(shè)計(jì)是在帥春江老師的悉心指導(dǎo)下完成的。此設(shè)計(jì)歷時(shí)幾個(gè)月的時(shí)間，期間遇到各種各樣的阻礙和困難，但在帥老師和同學(xué)們的幫助下都得到了解決。 畢業(yè)設(shè)計(jì)，是我在四年大學(xué)生涯里完成的最后一個(gè)作業(yè)，大學(xué)時(shí)光匆匆如流水，不知不覺(jué)就要離開(kāi)學(xué)校，走上工作崗位，接下來(lái)我們要面臨新的考驗(yàn)。大學(xué)四年，我們有過(guò)對(duì)理想的追逐、有對(duì)美好生活的向往，當(dāng)然也有過(guò)彷徨、有過(guò)迷茫。但不管怎 樣，愿我們都能無(wú)悔的說(shuō)：“我曾經(jīng)來(lái)過(guò)” ，愿 大學(xué)里跟我風(fēng)雨同舟的朋友們，一路走好，未來(lái)總會(huì)是繽紛絢爛 。 最后，再次對(duì)關(guān)心、幫助過(guò)我的老師和同學(xué)們表示衷心的感謝。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 27 頁(yè) 共 54 頁(yè) 參考文獻(xiàn) [1]張紅剛 . 電子羅盤(pán)望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)及電路設(shè)計(jì) [D]. 南京理工大學(xué) . 2021. 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