【正文】 域限制。該磁阻 第 3 頁 傳感器在金屬鋁的表面沉積了一定厚度的高磁導(dǎo)率的坡莫合金，在翻轉(zhuǎn)線圈 和外界磁場(chǎng)兩個(gè)力的作用下，電子改變運(yùn)動(dòng)方向，使得磁敏電阻的阻值發(fā)生變化。放置，這使得電子在正反向磁場(chǎng)力作用下有較好的對(duì)稱性。 KMZ52 磁阻傳感器的核心部分是惠斯通電橋，是由 4個(gè)磁敏感元件組成的磁阻橋臂。在外加磁場(chǎng)的作用下，磁阻的變化引起輸出電壓的變化。 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(dòng)消磁驅(qū)動(dòng)器、偏差校準(zhǔn)、能使羅盤精度控制在 1176。的 12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器。HMC5883L 是采用無鉛表面封裝技術(shù)，帶有 16 引腳，尺寸為 。HMC5883L采用霍尼韋爾各向異性磁阻 (AMR)技術(shù)，該技術(shù)領(lǐng)先于其他磁傳感器技術(shù)。霍尼韋爾的磁傳感器在低磁場(chǎng)傳感器行業(yè)中是靈敏度最高和可靠性最好的傳感器。 8高斯的磁場(chǎng)中實(shí)現(xiàn) 2毫高斯的分辨率，且內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器，顯得更為優(yōu)越。綜上我們選擇傳感器方案三，使用霍尼韋爾 HMC5883L各向異性磁阻傳感電路。內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路 ,2 路 PWM,8 路高速 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換(250K/S),針對(duì)電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場(chǎng)合。 總體方案設(shè)計(jì)思想及框圖 下圖是地球某一點(diǎn)的地球磁場(chǎng)向量 He的三維圖，其中 x軸和 y軸與地球表面平行，x 為前進(jìn)方向， y 為水平面上垂直 x 的方向， He 為地磁場(chǎng) 強(qiáng)度， Hex、 Hey 分別為 He在 x、y 方向的水平分量，α為前進(jìn)方向與磁場(chǎng)北極的夾角，稱做方位角；λ為磁偏角，可以通過查表得知。從而只要得到方位角α的大小即可得知該水平面方位。 δ 為磁傾角， He 與水下面的夾角，可以用來校正水平面。但本系統(tǒng)并只做了 X 和 Y方向的測(cè)量。 第 7 頁 圖 測(cè)量原理分析圖 通過以上測(cè)量分析思路所得 傳感器信號(hào)，經(jīng)過單片機(jī)數(shù)據(jù)預(yù)處理和算法補(bǔ)償后在上傳到 LCD1602A 液晶屏上顯示。 圖 總體方案設(shè)計(jì)框圖 單片機(jī)最小系統(tǒng) HMC5883L (磁阻傳感器 +ASIC) I2C 電源 LCD 液晶顯示器 第 8 頁 對(duì)于一個(gè)完整的電子設(shè)計(jì)來講，首要問題就是為整個(gè)系統(tǒng)提供電源供電模塊，電源電路 的穩(wěn)定可靠是系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行的前提和基礎(chǔ)。通過變壓、整流、濾波和穩(wěn)壓后，得到穩(wěn)定的直流電。 單片機(jī)最小系統(tǒng) 要使單片機(jī)工作起來，最基本的電路的構(gòu)成由單片機(jī) 、 時(shí)鐘電路 、 復(fù)位 電路 等 組成。 時(shí)鐘電路：本系統(tǒng)采用單片機(jī)內(nèi)部方式產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，用于外接一個(gè) 12MHz 石英晶體振蕩器和 2 個(gè) 30pF 微調(diào)電容，構(gòu)成穩(wěn)定的的自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部的時(shí)鐘電路。 單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有上電自動(dòng)復(fù)位和手動(dòng)按鍵復(fù)位。電路如下圖所示。 串口 原理圖如圖 32所示 。 RS232 針腳定義 : 2 RXD ← Receive Data 接收數(shù)據(jù) 、 3 TXD → Transmit Data 發(fā)送數(shù)據(jù) 、 5 GND — System Ground 系統(tǒng)接 地，一般就用到這幾個(gè)引腳 MAX232 芯片是專門為電腦的 RS232 標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片 ,使用 +5v單電源供電。 第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道 ： 由 1 1 1 14 腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道， 其中 13 腳（ R1IN）、 12 腳（ R1OUT）、 11 腳（ T1IN）、 14 腳（ T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通 圖 串口原理圖 道，其中 13 腳（ R1IN）、 12腳（ R1OUT）、 11 腳（ T1IN）、 14 腳（ T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道， 8 腳（ R2IN）、 9腳（ R2OUT）、 10 腳（ T2IN）、 7腳（ T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。 HMC5883L 傳感器模塊 1．工作原理 霍尼韋爾 HMC5883L磁阻傳感器電路是三軸傳感器并應(yīng)用特殊輔助電路來測(cè)量磁場(chǎng)。磁阻傳感 器是由一個(gè)鎳鐵 (坡莫合金 )薄膜放置在硅片上，并構(gòu)成一個(gè)帶式電阻元件。這些磁阻元件兩兩對(duì)齊，形成一個(gè)共同的感應(yīng)軸 (如引腳圖上的箭頭所示 )，隨著磁場(chǎng)在感應(yīng)方向上不斷增強(qiáng)，電壓也會(huì)正向增長。 2． 電源管理 該器件可有兩種不同的供電模式。 圖 HMC5883L內(nèi)部示意圖 第 11 頁 3． I178。C總線來實(shí)現(xiàn)。該裝置必須符合 I2CBus Specification（ I2C總線技術(shù)規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)），作為一個(gè) I2C 兼容裝置，該裝置包含一個(gè) 7bit串行地址，并支持 I2C 協(xié)議。還需要外接電阻才能支持這些標(biāo)準(zhǔn)和快速模式。這一優(yōu)先次序的安排是為了不讓主機(jī)等待，同時(shí) I178。 4． 置位 /復(fù)位帶驅(qū)動(dòng)的 H橋式電路 ASIC包含大型開關(guān) FETs，可以傳輸大而短的脈沖到傳感器的置位 /復(fù)位帶。并不需要外部去增加外部置位 /復(fù)位回路。首先一次置位脈沖產(chǎn)生后進(jìn)行測(cè)量，然后 ,一次復(fù)位脈沖產(chǎn)生后進(jìn)行測(cè)量，兩次測(cè)量的差 值的一半將會(huì)被放置在三軸上每根軸的數(shù)據(jù)輸出寄存器上。 5． 寄存器訪問 下面表格列出了寄存器及其訪問。 表 寄存器列表 地址 名稱 訪問 00 配置寄存器 A 讀 /寫 01 配置寄存器 B 讀 /寫 02 模式寄存器 讀 /寫 03 數(shù)據(jù)輸出 X MSB 寄存器 讀 04 數(shù)據(jù)輸出 X LSB 寄存器 讀 05 數(shù)據(jù)輸出 Z MSB寄存器 讀 06 數(shù)據(jù)輸出 Z LSB 寄存器 讀 07 數(shù)據(jù)輸出 Y MSB 寄存器 讀 08 數(shù)據(jù)輸出 Y LSB 寄存器 讀 09 狀態(tài)寄存器 讀 10 識(shí)別寄存器 A 讀 11 識(shí)別寄存器 B 讀 12 識(shí)別寄存器 C 讀 這里介紹讀取和寫入此裝置的過程。這些指針位置從主機(jī)發(fā)出到從機(jī)并成功獲得的 7位地址加 1 位讀 /寫標(biāo)識(shí)符。寄存器指示器被讀取后將自動(dòng)的在目前被成功讀取的寄存器的地址上加 1。任何試圖去讀取 不存在的地址返回為 0s， 任何去寫不存在的地址或者是未定義的 bit寫入定義的地址都將會(huì)被該裝置予以忽略 。 例如，要讓地址指針指向寄存器 10，發(fā)出的指令為 0x3C 0x0A。 圖 傳感器模塊連線圖 LCD1602液晶屏模塊 1602 液晶也叫 1602 字符型液晶它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊它有若干個(gè) 5 7 或者 5 11 等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè) 字符。 1602LCD 是指顯示的內(nèi)容為 16 2,即可以顯示兩行，每行 16 個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。 第 2 腳 ： VDD 接 5V電源正極 。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高 電平 1 時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平 0 時(shí)選擇指令寄存器。 第 6 腳： E(或 EN)端為使能 (enable)端。 第 15～ 16 腳：空腳或背燈電源。 LCD1602 內(nèi)置了 DDRAM（顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ) RAM）、 CGROM（字符存儲(chǔ) ROM）和CGRAM（用戶自定義 RAM）。共 80 個(gè)字節(jié)，其地址和屏幕的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表： 圖 RAM地址映射圖 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（ CGROM)已經(jīng)存儲(chǔ)了 160 個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，如 附錄 C 所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼， 也就是說想要在 LCD1602 屏幕的第一行第一列顯示一個(gè) “A” 字 ,就要向 DDRAM的 00H地址寫入 “A” 的代碼就行了 ,比如大寫的英文字母 “A”的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時(shí)模塊把地址 41H 中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母 “A”。 我們往 DDRAM里的 00H 地址處送一個(gè)數(shù)據(jù)，譬如 0x31(數(shù)字 1 的代碼 )并不能顯示 1 出來。 在此， LCD1602 用法及注意事項(xiàng)就簡單的介紹到這里， 1062 從 CGROM 表上可以看到，表里面實(shí)際還有 8 個(gè)字節(jié)可用。這里沒用用到在此不在贅述起原理方法。 第 16 頁 圖 38 LCD1602模塊連線圖 第 17 頁 HMC5883L 與單片機(jī)通信軟件設(shè)計(jì) HMC5883L 是一款集成 IIC 總線借口的數(shù)字傳感器，而 STC12 單片機(jī)沒有 IIC 接口，所以采用在單片機(jī)上模擬 IIC 通訊時(shí)序與 HMC5883L 進(jìn)行通信，而 HMC5883L 可以采用單字節(jié)讀取和多字節(jié)讀取方式，在本設(shè)計(jì)中采用 的是多字節(jié)讀取方式，一次將 XYZ的值讀到單片機(jī)內(nèi)，具體通信軟件設(shè)計(jì)思路如下： 圖 HMC5883L 模塊與單片機(jī)通信軟件流程圖 開 始 IIC Start 寫信 號(hào) 發(fā)送設(shè)備地址 發(fā)送讀取單元地址 IIC Start 讀信號(hào) 連續(xù)讀取磁場(chǎng)數(shù)據(jù) 讀完？ IIC Stop 信號(hào) 是 否 第 18 頁 LCD1602 人機(jī)界面軟件設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用 LCD1602 作為顯示設(shè)備，顯示的信息包括當(dāng)前方位信息與與地理南極的夾角信息（角度制）。使其 變?yōu)榕c南極之間的夾角，而且所有值變?yōu)檎龜?shù)，方便處理。思路上采用每讀完一次數(shù)據(jù)，就立即送至液晶顯示的實(shí)時(shí)方式。在方向的確定上，我們結(jié)合手機(jī)上自帶的電子羅盤對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)試，校準(zhǔn) HMC5883L 模塊的方向，最后用膠固定到 PCB 板上?？梢杂糜诤胶！?山地探索的方向判定，而采用低功耗單片機(jī)增強(qiáng)了該設(shè)備的續(xù)航能力。本設(shè)計(jì)中HMC5883L 傳感器只用到了 X 與 Y 的值，即只能在系統(tǒng)水被平放置時(shí)才能較為精確地測(cè)量，非常不方便，如果能結(jié)合加速度傳感器與 HMC5883L 中 Z 軸的值做三維方向的判定，就可以讓系統(tǒng)在任意姿態(tài) 下判斷當(dāng)前的位置信息。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。 第 19 頁 在經(jīng)過幾周的不懈努力中，終于完成了本次 智能化電子系統(tǒng)設(shè)計(jì) 的任務(wù)?，F(xiàn)在是一個(gè)高科技的時(shí)代，單片機(jī)的應(yīng)用無處不在，這更堅(jiān)定了我要學(xué)好單片機(jī)的決心。本設(shè)計(jì)重點(diǎn)在程序代碼上，通過上網(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。 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。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。另外通過本次設(shè)計(jì)，使我認(rèn)識(shí)到自己對(duì)單片機(jī) C語言應(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。感謝 學(xué)校給我們安排課程設(shè)計(jì)，大大地加深了我們對(duì)理論知識(shí)的理解，同時(shí)有意識(shí)的培養(yǎng)了我們的創(chuàng)新思想。他嚴(yán)肅的 科研 態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我 們 。在此謹(jǐn)向 王 老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 另外，我 們 還要感謝學(xué)校能安排這次課程設(shè)計(jì)，為我們學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)提供了良好的實(shí)踐平臺(tái)。 //IIC 時(shí)鐘 sbit SDA=P1^1。 //LCD1602 讀寫 RAM sbit LCM_RW=P2^1。 //LCD1602 使能 define SlaveAddress 0x3C //定義器件在 IIC 總線中的從地址 typedef unsigned char BYTE。 BYTE BUF[8]。 //顯示變量 int dis_data。 void InitLcd()。 //初始化 5883 void WriteDataLCM(uchar dataW)。 void DisplayOneChar(ucha