【正文】 ， 1T，單時鐘 /機(jī)器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051； ： STC12C5A60S2 系列工作電壓： （ 5V單片機(jī)） STC12LE5A60S2系列工作電壓： （ 3V 單片機(jī)）； ： 035MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0～ 420MHz； 8K /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K 字節(jié)； 成 1280 字節(jié) RAM； I/O 口（ 36/40/44 個），復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口 /弱上拉（普通 8051 傳統(tǒng) I/O口），可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口 /弱上拉，推挽 /強(qiáng)上拉，僅為輸入 /高阻，開漏，每 第 5 頁 個 I/O 口驅(qū)動能力均可達(dá)到 20mA，但整個芯片最大不要超過 55Ma； 7. ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器 ， 可通過串口（ ）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片； EEPROM 功能 (STC12C5A62S2/AD/PWM 無內(nèi)部 EEPROM)； 門狗； MAX810 專用復(fù)位電路（外部晶體 12M 以下時，復(fù)位腳可直接 1K 電阻到地）； :在 口有一個低壓門檻比較器， 5V 單片機(jī)為 ，誤差為 +/5%, 單片機(jī)為 ，誤差為 +/3%； ：外部高精度晶體 /時鐘，內(nèi)部 R/C 振蕩器 (溫漂為 +/5%到 +/10%以內(nèi) ) 1用戶在下載用戶程序時，可選擇是使用內(nèi)部 R/C 振蕩器還是外部晶體 /時鐘，常溫下內(nèi)部 R/C 振蕩器頻率為： 單片機(jī)為： 11MHz～ ， 單片機(jī)為： 8MHz～ 12MHz，精度要求不高時，可選擇使用內(nèi)部時鐘，但因?yàn)橛兄圃煺`差和溫漂，以實(shí)際測試為準(zhǔn)； 4 個 16 位定時器 兩個與傳統(tǒng) 8051 兼容的定時器 /計數(shù)器 ,16 位定時器 T0和 T1，沒有定時器 2，但有獨(dú)立波特率發(fā)生器 做串行通訊的波特率發(fā)生器 再加上2 路 PCA 模塊可再實(shí)現(xiàn) 2 個 16 位定時器； 14. 2個時鐘輸出口，可由 T0的溢出在 ，可由 T1的溢出在 輸出時鐘； I/O 口 7 路 ,傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷 ,并新增支持上升沿中斷的 PCA 模塊， Power Down 模式可由外部中斷喚醒， INT0/,INT1/,T0/, T1/, RxD/,CCP0/(也可通過寄存器設(shè)置到 ), CCP1/ (也可通過寄存器設(shè)置到 )； 16. PWM(2 路） /PCA（可編程計數(shù)器陣列 ,2路）： —— 也可用來當(dāng) 2路 D/A 使用 —— 也可用來再實(shí)現(xiàn) 2個定時器 —— 也可用來再實(shí)現(xiàn) 2個外部中斷 (上升沿中斷 /下降沿中斷均可分別或同時支持 )； , 10 位精度 ADC，共 8 路，轉(zhuǎn)換速度可達(dá) 250K/S(每秒鐘 25 萬次 )18.通用全雙工異步串行口 (UART)，由于 STC12 系列是高速的 8051，可再用定時器或 PCA 第 6 頁 軟件實(shí)現(xiàn)多串口； 19. STC12C5A60S2 系列有雙串口，后綴有 S2 標(biāo)志的才有雙串口， RxD2/(可通過寄存器設(shè)置到 )， TxD2/(可通過寄存器設(shè)置到 )； ： 40 +85℃ (工業(yè)級 ) / 0 75℃ (商業(yè)級 )：PDIP40,LQFP44,LQFP48 I/O 口不夠時，可用 2 到 3 根普通 I/O 口線外接 74HC164/165/595（均可級聯(lián)）來擴(kuò)展 I/O 口 ,還可用 A/D 做按鍵掃描來節(jié)省 I/O 口，或用雙 CPU,三線通信，還多了串口。 單片機(jī)方案選擇 STC12C5A60S2/AD/PWM 系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘 /機(jī)器周期 (1T)的單片機(jī)，是高速 /低功耗 /超強(qiáng)抗干擾的新一代 8051 單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051,但速度快 812 倍?；裟犴f爾的磁傳感器在低磁場傳感器行業(yè)中是靈敏度最高和可靠性最好的傳感器。 第 4 頁 圖 HMC5883L傳感器引腳圖 通過對比各傳感器特點(diǎn)我們了解到它們的優(yōu)缺點(diǎn)， HMC5883L三軸磁阻傳感器和ASIC都被封裝在一起了，不需要外接 ASIC，而 12bit ADC與低干擾 AMR傳感器，能在177。這些各向異性傳感器具有在軸向高靈敏度和線性高精度的特點(diǎn) .傳感器具有的對正交軸的低靈敏度的固相結(jié)構(gòu)能用于測量地球磁場的方向和大小，其測量范圍從毫高斯到 8高斯(gauss)。 HMC5883L 的所應(yīng)用領(lǐng)域有手機(jī)、筆記本電腦、消費(fèi)類電子、汽車導(dǎo)航系統(tǒng)和個人導(dǎo)航系統(tǒng)。簡易的 I2C 系列總線接口。 ~2176。 圖 KMZ52傳感器引腳圖 方案三 :使用霍尼韋爾 HMC5883L 各向異性磁阻傳感電路 霍尼韋爾 HMC5883L 是一種表面貼裝的高集成模塊，并帶有數(shù)字接口的弱磁傳感器芯片，應(yīng)用于低成本羅盤和磁場檢測領(lǐng)域。磁敏感元件由長而薄的坡莫合金薄膜制成。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，更加線性化。同時 KMZ52 的斑馬條電阻成 45176。這種磁阻傳感器主要應(yīng)用于導(dǎo)航、通用地磁測量和交通檢測。該磁阻傳感器內(nèi)置兩個正交磁敏電阻橋、完整的補(bǔ)償線圈和設(shè)置 /復(fù)位線圈。若需要偏置帶，可以 用另一種封裝的 HMC1052。在標(biāo)準(zhǔn)的 10針外形 (MSOP)中 ,兩個敏感元件可以獨(dú)立上電，用于減少功耗。置位 /復(fù)位帶，用于確保精度。除了惠斯通電橋，HMC1052 有兩個位于芯片上的磁耦合帶，偏置帶和置位 /復(fù)位帶。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。當(dāng)橋路加上供電電壓，傳感器將磁場強(qiáng)度轉(zhuǎn)化為電壓輸出 ，包括環(huán)境磁場和測量磁場。 第 2 頁 如今電子技術(shù)發(fā)展飛速，電子指南針的設(shè)計也存在著多種方案選擇，每種方案各有所長，因此我們要根據(jù)自己的實(shí)際情況選擇相應(yīng)的硬什設(shè)備進(jìn)行電路設(shè)計。傳感器具有的對正交軸的低靈敏度的固相結(jié)構(gòu)能用于測量地球磁場的方向和大小，其測量范圍從負(fù) 8 高斯到 8 高斯 (gauss)。簡易的 I2C 系列總線接口。 ~2176。本設(shè)計采用Honeywell 公司的各向異性磁阻 (AMR)傳感器芯片 HMC5883L。 電子指南針內(nèi)部結(jié)構(gòu)固定，沒有移動部分，可以簡單地和其它電子系統(tǒng)接口，因此可代替舊的磁指南針。由于機(jī)械的先天因素導(dǎo)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。 隨著人們對指南針原理認(rèn)識的不斷深入，指南針也由先前笨重的“司南”發(fā)展到現(xiàn)在的便攜式的指南針。磁針的北極指向地理的北極，利用這一性能可以辨別方向。主要組成部分是一根裝在軸上可以自由轉(zhuǎn)動的磁針。 目 錄 言 ........................................................... 1 ...................................................... 2 傳感器方案論證與選擇 .............................................. 2 單片機(jī)方案選擇 .................................................... 4 總體方案設(shè)計思想及框圖 ............................................ 6 ...................................................... 8 單片機(jī)最小系統(tǒng) .................................................... 8 串口電路 .......................................................... 9 HMC5883L 傳感器模塊 .............................................. 10 LCD1602 液晶屏模塊 ............................................... 12 ......................................................... 17 HMC5883L 與單片機(jī)通信軟件設(shè)計 .................................... 17 LCD1602 人 機(jī)界面軟件設(shè)計 ......................................... 18 系統(tǒng)總統(tǒng)軟件設(shè)計 ................................................. 18 ......................................................... 18 ............................................................ 20 ....................................................... 19 致謝 .............................................................. 20 參考文獻(xiàn) .......................................................... 21 附錄 A: 電子指南針整機(jī)電路圖和實(shí)物圖 ................................ 22 附錄 B: 1602 液晶模塊字符存儲器 ..................................... 23 附錄 C: 電子指南針程序源代碼 ........................................ 24 第 1 頁 言 指南針是用以判別方位的一種簡單儀器 ,是 一種重要的導(dǎo)航工具，可應(yīng)用在多種場合中。指南針的前身是中國古代四大發(fā)明之一的司南。磁針在地磁場作用下能保持在磁子午線的切線方向上。常用于航海、大地測量等方面。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)。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。并以精度高、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)得到了廣泛運(yùn)用?；裟犴f爾 HMC5883L是一種表面貼裝的高集成模塊，并帶有數(shù)字接口的弱磁傳感器芯片， HMC5883L 包括最先進(jìn)的高分辨率 HMC118X 系列磁阻傳感器，并附帶霍尼韋爾專利的集成電路包括放大器、自動消磁驅(qū)動器、偏差校準(zhǔn)、能使指南針精度控制在 1176。的 12 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器。 HMC5883L 采用霍各向異性磁阻 (AMR)技術(shù)，該技術(shù)領(lǐng)先于這些各向異性傳感器具有在軸向高靈敏度和線性高精度的特點(diǎn)。 本文介紹了電子指南針的工作原理及電路硬件及軟件的設(shè)計，同時給出了其抗干擾設(shè)計以及信號和數(shù)據(jù)的處理方法。 傳感器方案論證與選擇 方案一 :利用兩軸磁傳感器 HMC1052 HMC1052 是一個雙軸線性磁傳感器，和其它 HMC10XX 系列傳感器一樣，每個傳感器都有一個由磁阻薄膜合金組成的惠斯通橋。 HMC1052 包含兩個敏感元件，它們的敏感軸互相垂直。 HMC1052的尺寸小，低工作電壓，而且消除了兩個敏感元件引起的非正誤差。敏感元件 A和 B，都有這兩個帶。偏置帶，用于校正傳感器，或偏置任何不想要的磁場。然而，卻不能使用偏置帶。 圖 HMC1052傳感器引腳圖 方案二 :采用 Philips 公司生產(chǎn)的 KMZ52 感應(yīng)磁場傳感器 KMZ52 是 Philips 公司生產(chǎn)的一種磁阻傳感器，是利用坡莫合金薄片的磁阻效應(yīng)測量磁場的高靈敏度磁阻傳感器。補(bǔ)償線圈的輸出與當(dāng)前測量結(jié)果形成閉環(huán)反饋，使傳感器的靈敏度不受地