【正文】 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 39 } } 2. 指南針模塊子程序： /******//******************。i7。 } //********讀取當(dāng)前時(shí)間 ******** void read_rtc(void) { uchar i。 io=1。 _nop_()。 _nop_()。 sck=1。 sck=0。i8。 write_ds1302_byte(add)。 rst=1。 sck=0。 rst=0。 } //********讀 DS1302 某地址中的數(shù)據(jù) ******** 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 38 uchar read_ds1302(uchar add) { uchar i,value。 io=1。 //寫入時(shí)間 rst=0。 write_ds1302_byte(add)。 rst=1。 sck=0。 } } //********向 DS1302 某個(gè)地址中寫入數(shù)據(jù) ******** void write_ds1302(uchar add,uchar dat) { rst=0。 dat=dat1。 io=datamp。i8。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意！ 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 36 參考文獻(xiàn) [1] 邵婷婷 ,馬建倉(cāng) ,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(bào) , 2021, (06) . [2] 邱丹 ,黃圣國(guó) . 電子羅盤在航向系統(tǒng)的應(yīng)用 [J]. 江蘇航空 , 2021, (02) . 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DS1302 時(shí)鐘模塊子程序： //********DS1302 寫命令 (一次寫 1 位 )******** void write_ds1302_byte(uchar dat) { uchar i。我們?cè)谝黄鸬娜兆?，我?huì)銘記一生。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(dān)挫折困難，是你們與我一同學(xué)習(xí)成長(zhǎng)。學(xué)校的教育讓我退去了當(dāng)初的稚嫩，使我快速成長(zhǎng)，現(xiàn)在的我已經(jīng)可以融入社會(huì)并去創(chuàng)造屬于我的事業(yè) 。謹(jǐn)在此表示感謝！ 感謝學(xué)校對(duì)我的教育培養(yǎng)。姜老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)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(dǎo)。 、 功耗小 、 顯示直觀 、攜帶方便，可作為出行、旅游、導(dǎo)航的必備之物，具有較高的經(jīng)濟(jì)適用價(jià)值。 在整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)中充分掌握各模塊電路的工作原理，對(duì)硬件電路進(jìn)行設(shè)計(jì) ，并使用C 語言編寫全部的驅(qū)動(dòng)程序。 整個(gè) LCD 驅(qū)動(dòng)的 流程 圖如 56 所示。 LCD1602 是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的顯示設(shè)備，相比于數(shù)碼管而言，它是反射式顯示設(shè)備即外界的光強(qiáng)時(shí)它才會(huì)有顯示，所以黑夜是看不到顯示的而必須加背光。直觀的液晶顯示能夠使得系統(tǒng)更容易操控。即檢測(cè)出鍵閉合后執(zhí)行一個(gè)延時(shí)程序，產(chǎn)生 5ms～ 10ms 的延時(shí)，讓前沿抖動(dòng)消失后再一次檢測(cè)鍵的狀態(tài)，如果仍保持閉合狀態(tài)電平，則確認(rèn)為真正有鍵按下。 軟件消抖 即檢測(cè)出鍵閉合后執(zhí)行一個(gè)延時(shí)程序，產(chǎn)生 5ms～ 10ms 的延時(shí)，讓前沿抖動(dòng)消失后再一次檢測(cè)鍵的狀態(tài)，如果仍保持閉合狀態(tài)電平，則確認(rèn)為真正有鍵按下。 圖 54 指南針方向計(jì)算示意圖 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 32 鍵盤驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)中將按鍵電路中 各個(gè)獨(dú)立按鍵 分別與單片機(jī)的 P1 P1 P1 P1 P P21引腳進(jìn)行連接，此按鍵是低電平有效，當(dāng)有鍵按下時(shí)，與按鍵相連接的單片機(jī)引腳檢測(cè)到這個(gè)信號(hào)，然后進(jìn)行相應(yīng)的處理后再輸出。 校正時(shí)主要調(diào)整的系數(shù)就是本地的磁偏角。保持模塊水平，緩慢旋轉(zhuǎn) 1 周 （旋轉(zhuǎn) 1 周時(shí)間大約 1 分鐘）。均勻轉(zhuǎn)動(dòng)指南針模塊得到的地磁場(chǎng)強(qiáng)度分布， 未經(jīng)處理的 地磁場(chǎng)強(qiáng)度在不同方向上的分布是不同的，經(jīng)過歸一化后，可以很好的將其歸一化為圓，使得在各個(gè)方向上的磁場(chǎng)強(qiáng)度均勻，這樣既可以方便進(jìn)行角度計(jì)算又可以提高測(cè)量 精度 。程序的流程如圖 53 所示。模塊采用 SPI 接口與 MCU 進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。整個(gè)驅(qū)動(dòng)流程如圖 52 所示。 圖 51 主監(jiān)控程序流程圖 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 30 實(shí)時(shí)時(shí)鐘驅(qū)動(dòng) 實(shí)時(shí)時(shí)鐘為整個(gè) 系統(tǒng)的運(yùn)行提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。 系統(tǒng)初始化完成時(shí)對(duì)指南針模塊進(jìn)行讀取，此時(shí)指南針模塊將 讀取 RXD 端口的 命令進(jìn)行方向測(cè)量 ，其后將得到的數(shù)據(jù) 發(fā)送 至微 單片機(jī) ， 單片機(jī) 根據(jù)得到的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng) LCD 進(jìn)行相應(yīng)的顯示，隨后 單片機(jī) 將對(duì)系統(tǒng)鍵盤端口進(jìn)行掃描，并根據(jù)掃描得到的鍵值進(jìn)行相應(yīng)的處理。 整個(gè)監(jiān)控程序主要由指南針模塊驅(qū)動(dòng)、液晶 驅(qū)動(dòng)、實(shí)時(shí) 時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)和串口驅(qū)動(dòng)組成。 系統(tǒng)的總體電路 采用 Protel99SE 設(shè)計(jì) ， 如圖 410 所示。 圖 49 獨(dú)立按鍵電路圖 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 28 以上是系統(tǒng)各個(gè)硬件部分的闡述，以下是整個(gè)系統(tǒng)的總電路。 電路 的中的幾個(gè)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(shí)也可以達(dá)到省電的目的。 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 27 圖 48 LCD1602 讀寫時(shí)序圖 系統(tǒng)輸入電路 系統(tǒng)采用了 6 鍵輸入以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的設(shè)定，如系統(tǒng)時(shí)間的調(diào)整 、磁場(chǎng)的校準(zhǔn)和磁偏角的補(bǔ)償?shù)?。微控制器只需要 按照 KS0066 給定的指令格式進(jìn)行相應(yīng)的操作即可。 模塊內(nèi)部原理如圖 47 所示。 圖 46 時(shí)鐘讀寫時(shí)序圖 液晶顯示電路 本次設(shè)計(jì)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(hào)為L(zhǎng)CD1602，該 LCD 采用了 KS0066 控制芯片作為顯示控制核心。在開始 8 個(gè)時(shí)鐘周期把命令字裝入移位寄存器之后，另外的 時(shí)鐘在讀操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)，在寫操作時(shí)青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 26 輸入數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)在 SCLK 的上升沿串行輸入。 圖 45 時(shí)鐘電路圖 DS1302 是一款穿行時(shí)鐘芯片，主要由移位寄存器、控制邏輯、振蕩器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘以及 RAM 組成 。采用三線接口與 CPU 進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或 RAM 數(shù)據(jù)。 圖 44 指南針電路圖 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)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(yàn)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(gè) 位 ASCII 碼 0~9 Byte5 0x2E ASCII 碼小數(shù)點(diǎn) Byte6 0x30~0x39 角度小數(shù)位 ASCII 碼 0~9 Byte7 0x00~0xFF 校驗(yàn)和 僅低 8bit 實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊 系統(tǒng)采用了 DS1302 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片為系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘。并切具有重新標(biāo)定的功能，能夠在任意位置得到準(zhǔn)確的方位角，其輸出的 波特率是 9600bps,有連續(xù)輸出與詢問輸出兩種方式，具有磁偏角補(bǔ)償功能，可適應(yīng)不同的工作環(huán)境。其工作原理是通過磁傳感器中兩個(gè)相互垂直軸同時(shí)感應(yīng)地球磁場(chǎng)的磁分量，從而得出方位角度，此羅盤以 RS232 協(xié)議，及 IIC 協(xié)議與其他設(shè)備通信。 GY26 是一款低成本平面數(shù)字羅盤模塊。系統(tǒng)的復(fù)位采用了上電復(fù)的形式，上電過程中微控制器復(fù)位引腳保證 10ms 以上的高電平就能可靠的將微控制器復(fù) 位 ，具體如圖 42,43 所示 。 圖 41 控制器電路圖 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 24 整個(gè)微控制系統(tǒng)中采用了無源晶振的形式發(fā)生 MCU 所需要的時(shí)鐘信號(hào)。 整個(gè)系統(tǒng)中各個(gè)模塊對(duì)微控制器的端口占用比較少，指南針模塊的接口采用 串口與單片機(jī)相連 。外設(shè)特性：兩路全雙工串口、可編程看門狗定時(shí)器、五級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)、電源失效復(fù)位 等。四路 8位 并行 I/O 端口，三個(gè)定時(shí)器， 512 字節(jié)暫存 RAM。 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 23 4 系統(tǒng)硬件 系統(tǒng)控制 模塊 本次設(shè)計(jì)中采用了高速 51 內(nèi)核 MCU，具體型號(hào)為 STC89C52，高速 8051 架構(gòu)，每個(gè)機(jī)器周期一 個(gè)時(shí)鐘，最高頻率 33MHz，單周期指令 30ns，雙數(shù)據(jù)指針，支持四種頁面存儲(chǔ)器訪問模式。 檢測(cè)時(shí)， 先送一列位低電平，其余幾列全為高電平（這時(shí)我們確定了列數(shù)），然后立即輪流檢測(cè)一次各行是否有低電平，若檢測(cè)到某一行為低電平（這時(shí)我們有確定了行數(shù)），則我們便可確認(rèn)當(dāng)前被按下的鍵是哪一行哪一列的，用同樣方法輪流送各列一次低電平，在輪流檢測(cè)一次各行是否變?yōu)榈碗娖?，這樣即可檢測(cè)完所有的按鍵，當(dāng)有鍵被按下時(shí)便可判斷出按下的鍵是哪一個(gè)鍵。獨(dú)立鍵盤有一端固定為低電平，單片機(jī)程序檢測(cè)時(shí)比較方便。單片機(jī)系統(tǒng)中 I/O 口資源往往比較寶貴，當(dāng)用到多個(gè)按鍵時(shí)，為了節(jié)省 I/O 口線，可采用矩陣鍵盤。 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 22 圖 39 小型繼電器閉合瞬間 編寫單片機(jī)的鍵盤檢測(cè)程序時(shí)，一般在檢測(cè)按下時(shí)加入去抖延時(shí)，檢測(cè)松手時(shí)就不用加了。 圖 38 小按鈕開關(guān)閉合瞬間 圖 39 是一個(gè)小型繼電器在閉合時(shí)抖動(dòng)現(xiàn)象，水平軸 2ms/Div，抖動(dòng)間隙大約為 8ms，在達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)前共有 13 次變化。 圖 36 按鍵與單片機(jī)連接圖 圖 37 按鍵被按下時(shí)電壓變化 用示波器跟蹤不同類型的開關(guān)，得到圖 38 和圖 39 的波形，觀 察波形可以幫助我們對(duì)抖動(dòng)現(xiàn)象有一個(gè)直觀的了解。通常我青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 21 們手動(dòng)按下鍵然后立即釋放，這個(gè)動(dòng)作中穩(wěn)定閉合的時(shí)間超過 20ms。按鍵在被按下時(shí)，其觸點(diǎn)電壓變化過程如圖 37 所示。 單片機(jī)的外圍輸入控制用小彈性按鍵比較好，單片機(jī)檢測(cè) 按鍵的原理是：?jiǎn)纹瑱C(jī)的I/O 口既可以作為輸出也可以作為輸入使用，當(dāng)檢測(cè)按鍵時(shí)用的是它的輸入功能，我們把按鍵的一端接地，另一端與單片機(jī)的某個(gè) I/O 口相連，開始時(shí)先給 I/O 口賦一高電平，然后讓單片機(jī)不斷地檢測(cè)該 I/O 口是否變?yōu)榈碗娖?，?dāng)按鍵閉合時(shí)，即相當(dāng)于該 I/O 口通過按鍵與地相連，變成低電平，程序一旦檢測(cè)到 I/O 口變?yōu)榈碗娖絼t說明按鍵被按下，然后執(zhí)行相應(yīng)的指令。 彈性小按鍵被按下時(shí)閉合，松手后自動(dòng)斷開；自鎖式按鍵按下時(shí)閉合且會(huì)自動(dòng)鎖住，只有再次按下時(shí)才彈起斷開。非編碼鍵盤又分為獨(dú)立鍵盤和矩陣式鍵盤。鍵盤上閉合鍵的識(shí)別由專用的硬件編碼器實(shí)現(xiàn)，并產(chǎn)生鍵編碼號(hào) 或鍵值的稱為編碼鍵盤，如計(jì)算機(jī)鍵盤。