二維高精度液晶顯示電子指南針本科畢業(yè)論文-文庫吧資料
2025-06-29 17:16本頁面
【正文】 5 系統(tǒng)軟件 主監(jiān)控程序整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)中各個(gè)模塊間存在一定的先后順序且程序模塊數(shù)量較少，為了減少系統(tǒng)的程序量設(shè)計(jì)過程中系統(tǒng)的監(jiān)控程序采用了傳統(tǒng)的前后臺方式。圖 鍵盤電路以上是本設(shè)計(jì)課題中各個(gè)硬件部分的闡述，以下是整個(gè)系統(tǒng)的總電路。圖 T6963讀寫時(shí)序本次設(shè)計(jì)中采用了5鍵輸入實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制，如時(shí)間的調(diào)整和菜單的選擇等。微控制器只需要按照T6963給定的指令格式進(jìn)行相應(yīng)的操作即可。圖 I2C總線時(shí)序 液晶顯示電路本次設(shè)計(jì)采用了160*128點(diǎn)陣的單色液晶顯示屏（LCD）作為系統(tǒng)的顯示界面，具體的型號為PG160128，該LCM模塊采用了T6963C控制芯片作為顯示控制核心。圖 控制器和PCF8583連接PCF8583采用了I2C總線的形式與外界傳輸數(shù)據(jù)。其內(nèi)部的256字節(jié)的RAM區(qū)域被分為了幾個(gè)功能區(qū)以完成不同的操作。PCF8583是一款基于靜態(tài)CMOS RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，該芯片采用了I2C總線接口。該接口一般使用4條線：串行時(shí)鐘線（SCK）、主機(jī)輸入/從機(jī)輸出數(shù)據(jù)線MISO、主機(jī)輸出/從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線MOST和低電平有效的從機(jī)選擇線SS(有的SPI接口芯片帶有中斷信號線INT或INT、有的SPI接口芯片沒有主機(jī)輸出/從機(jī)輸入數(shù)據(jù)線MOSI)。圖 指南針模塊接口經(jīng)過模塊封裝的數(shù)據(jù)格式如下：987654321XXXXXXXXX角度數(shù)據(jù)范圍：十六進(jìn)制（0X00~0X167），轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制為（0~359）。該模塊采用的正是PNI11096和SENR65傳感器組合的設(shè)計(jì)方案。由于DS89C450提供在系統(tǒng)編程，可以很方便的通過串口對單片機(jī)內(nèi)部的FLASH進(jìn)行刷新。時(shí)鐘電路中的兩個(gè)電容用在補(bǔ)償，使得晶振更容易起震，頻率更加穩(wěn)定。圖 系統(tǒng)控制電路整個(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。圖 系統(tǒng)存儲分配 控制器具體電路在整個(gè)系統(tǒng)中控制部分主要完成最核心的數(shù)據(jù)處理和人機(jī)界面控制任務(wù)。DS89C450內(nèi)部含有很大的程序和數(shù)據(jù)存儲器，其片內(nèi)除了256字節(jié)RAM區(qū)，還提供片內(nèi)1KB的SRAM和64KB的程序存儲器。外設(shè)特性：兩路全雙工串口、可編程看門狗定時(shí)器、13個(gè)中斷源、五級中斷優(yōu)先級、電源失效復(fù)位、電源失效早期預(yù)警中斷和可降低EMI。與8051系列端口兼容，四路雙向，8位I/O端口，三個(gè)16位定時(shí)器，256字節(jié)暫存RAM。圖 指南針模塊總電路圖4 系統(tǒng)硬件 控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)本次設(shè)計(jì)中采用了高速51內(nèi)核MCU，具體型號為DS89C450，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，支持四種頁面存儲器訪問模式。圖 PNI11096芯片內(nèi)部原理該芯片內(nèi)部集成了3軸傳感器驅(qū)動(dòng)電路，可以測量X，Y，Z三軸的磁場強(qiáng)度，Z軸的磁場強(qiáng)度可以用來校正水平面，使得X，Y軸的測量更為的精確。⑶ 數(shù)據(jù)接口電路：這部分組要完成對A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行格式封裝，并在上位MCU的控制下進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。那么需要在信號采集前端加入信號處理電路，這樣使得A/D能夠準(zhǔn)確測量當(dāng)前磁場大小。這樣可以使用Z軸來進(jìn)行傾角校正，極大的提高了測量精度。進(jìn)行ADC這部分主要有專用的磁場測量芯片來完成。該傳感器體積非常小，測量精度高，對測量地磁場足夠了。圖 SENR65磁阻傳感器由圖中我們可以看出當(dāng)磁場變化時(shí)鐵磁合金的電阻會(huì)跟著變化，如果此時(shí)的電流不變，那么鐵磁合金兩端的電壓將發(fā)生變化，這樣使用ADC就可以很方便的測量出當(dāng)前對應(yīng)的磁場大小?；谄胀姼芯€圈測量的不足，本次設(shè)計(jì)采用了磁阻傳感器來測量地磁場。 磁阻傳感器圖 磁阻傳感器原理整個(gè)磁阻傳感器是系統(tǒng)中最前端的信號測量器件，傳統(tǒng)的磁場測量都是采用了電感線圈的形式，在本次設(shè)計(jì)任務(wù)中，由于需要測量的是非常微弱的地磁場，～，兩極處的強(qiáng)度也略大。整個(gè)系統(tǒng)中還包含了實(shí)時(shí)時(shí)鐘等一些輔助電路，使整個(gè)系統(tǒng)功能得到進(jìn)一步的擴(kuò)展。圖 系統(tǒng)框圖整個(gè)系統(tǒng)中前端的磁阻傳感器負(fù)責(zé)測量地磁場的大小并將磁場的變化轉(zhuǎn)化為微弱的電流的變化，專用的磁場測量芯片負(fù)責(zé)把磁阻傳感器變化的電流（模擬量）轉(zhuǎn)換成微控制器可以識別的數(shù)字量然后通過芯片內(nèi)部的SPI總線上傳給微控制器。電子指南針系統(tǒng)是一個(gè)典型的單片機(jī)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(fù)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(shí)現(xiàn)機(jī)理，以便將此技術(shù)應(yīng)用于其他領(lǐng)域。由于國內(nèi)外電子技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是在磁傳感器和專用芯片（ASIC）上的發(fā)展使能指南針的基本實(shí)現(xiàn)機(jī)理有了質(zhì)的改變，不再是機(jī)械結(jié)構(gòu)而采用了磁場傳感器和專用處理器對磁場進(jìn)行測量和處理后指示方向，這就是當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的電子式指南針。但其基本構(gòu)造是沒有改變的，都是屬于機(jī)械的指針式，其指示的機(jī)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)。而且司南有一定的體積和重量，攜帶很不方便，使得司南長期未得到廣泛應(yīng)用。但司南也有許多缺陷，天然磁體不易找到，在加工時(shí)容易因打擊、受熱而失磁。古人稱它為“司南”。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(zhuǎn)。指南針的始祖大約出現(xiàn)在戰(zhàn)國時(shí)期。后來又發(fā)現(xiàn)了磁石的指向性。由于生產(chǎn)勞動(dòng)，人們接觸了磁礦石，開始了對磁性質(zhì)的了解。 MCU。, in the LCD display on the current
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