基于单片机控制的电子指南针的设计
摘要：早期的指南针采用了磁化指针和方位盘的组合方式，整个指南针从便携性、指示灵敏度上都有一定不足，极易受到外界因素的干扰。本系统采用专用的磁场传感器结合高速微控制器（MCU）的电子指南针能有效解决这些问题。
关键词：电子指南针；磁阻传感器；单片机；液晶
1 引言
指南针是用以判别方位的一种简单仪器，又称指北针。指南针的前身是中国古代四大发明之一的司南。主要组成部分是一根装在轴上可以自由转动的磁针。磁针在地磁场作用下能保持在磁子午线的切线方向上。磁针的北极指向地理的北极，利用这一性能可以辨别方向。
随着人们对指南针原理认识的不断深入，指南针也由先前笨重的“司南”发展到现在的便携式的指南针。但其基本构造是没有改变的，都是属于机械的指针式，其指示的机械结构基本上没有改变，都是利用某种支撑使得磁针能够受到地磁场的影响而自由的旋转。由于机械的先天因素导致了指针式指南针在便携性、灵敏度、精度以及使用寿命上都有一定的限制。由于国内外电子技术的飞速发展，特别是在磁传感器和专用芯片（ASIC）上的发展使能指南针的基本实现机理有了质的改变，不再是机械结构而采用了磁场传感器和专用处理器对磁场进行测量和处理后指示方向，这就是当前应用较为广泛的电子式指南针。电子指南针全部采用固态元件，可以用简单的方法与其它电子系统进行连接，完成新产品的开发。电子指南针具有体积小、精度高、稳定性好等特点，因为它的这些优异性，在工业、军事、生活等领域都有着广泛的应用，并且它可以替代旧式的针式指南针或罗盘式指南针。
51系列单片机的优点之一是它从内部的硬件到软件有一套完整的按位操作系统，称作位处理器，或布尔处理器，它能进行位操作。它不仅能对片内某些特殊功能寄存器的某位进行处理，如传送、置位、清零、测试等，还能进行位的逻辑运算，其功能十分完备，使用起来得心应手。虽然其他种类的单片机也具有位处理功能，但能进行位逻辑运算的实属少见。51系列在片内RAM区间还特别开辟了一个双重功能的地址区间，十六个字节，单元地址20H～2FH，它既可作字节处理，也可作位处理，使用极为灵活。这一功能无疑给使用者提供了极大的方便，因为一个较复杂的程序在运行过程中会遇到很多分支，因而需建立很多标志位，在运行过程中，需要对有关的标志位进行置位、清零或检测，以确定程序的运行方向。而实施这一处理，只需用一条位操作指令即可。51系列的I/O脚的设置和使用也非常简单，当引脚为低电平时，吸入电流可达20mA，具有一定的驱动能力。 BACK
本次设计的电子指南针，出于实用角度，设计目的在于要求体积小，并且功能完备，因此要求控制器体积小，以便能够在运用过程中实现便携性。51系列单片机具有体积小、编程灵活、外设多样、易于扩展等优点，可以实现多种控制功能，广泛地应用于各种电路控制系统中。由于51系列单片机技术成熟，加上其多功能，低功耗等特点，能满足不同系统的应用需要。相比之下，51系列单片机最大的优点就是生产成本低，市售价格便宜，操作简单，适用于小型电路产品开发，方便大批量生产以其为核心的设备，且都能满足电路系统的要求。
综上所述，本次设计采用51系列的STC89C52单片机作为主控芯片。
目录
1 引言………………………………………………………………………………………1
2 总体方案设计……………………………………………………………………………1
2．1方案一：…………………………………………………………………………1
2．2方案二：…………………………………………………………………………2
3 分电路设计和论证………………………………………………………………………3
3．1单片机电路模块…………………………………………………………………3
3．2数字罗盘模块……………………………………………………………………4
3．4液晶显示模块……………………………………………………………………6
3．5系统输入模块……………………………………………………………………9
4 软件设计…………………………………………………………………………………11
4．1程序流程…………………………………………………………………………11
4．1．1系统主程序流程图…………………………………………………………12
4．1．2各子程序流程图……………………………………………………………13
4．2程序………………………………………………………………………………16
4．2．1主程序………………………………………………………………………16
4．2．2 各子程序……………………………………………………………………16
5软硬件系统的调试………………………………………………………………………19
6 附录………………………………………………………………………………………20
7参考文献…………………………………………………………………………………24
7参考文献
[1] 邵婷婷,马建仓,胡士峰,王超. 电子罗盘的倾斜及罗差补偿算法研究[J]. 传感技术学报, 2007, (06) .
[2] 邱丹,黄圣国. 电子罗盘在航向系统的应用[J]. 江苏航空, 2006, (02) .
[3] 周航慈, 吴光文. 基于嵌入式实时操作系统的程序设计技术[M]. 北京: 北京航空航天大学出版社, 2006.
[4] 任哲. 嵌入式实时操作系统uC/OS-II原理及应用[M]. 北京: 北京航空航天大学出版社，2006.
[5] 黄志伟编著. 全国大学生电子设计竞赛系统设计[M]. 北京: 北京航空航天大学出版社, 2006.
[6] Jean J．Labrosse, 邵贝贝等译. 嵌入式实时操作系统uC/OS-II(第二版)[M]. 北京.
北京航空航天大学出版社, 2003.
[7] 常玉燕, 吕光译. 日本电子电路精选[M]. 北京: 电子工业出版社, 1990.
[8] 佐藤一朗. 集成运算运算放大器电路设计实用手册[M]. 北京: 北京航空航天大学出版社, 1989.
[9] Bonnie Baker. 嵌入式系统中的模拟设计[M], 北京: 北京航空航天大学出版社. 2006
[10] 姜立中. 电子罗盘[J]. 电子世界, 1999, (06) .
[11] 赵毅强,管大年,陈豪敏. 电子罗盘在精确定位平台中的应用[J]. 传感技术学报, 2005, (01) .
[12] 汪雪莲. 电子罗盘的方位测量误差及其补偿校正[J]. 声学与电子工程, 2005, (04) .
[13] 蒋贤志. 数字电子罗盘误差分析及校正技术研究[J]. 现代雷达, 2005, (06) .
bysj360.com www.bysj360.com/html/4610.html www.bysj360.com/html/4609.html www.bylw520.net www.bylw520.net/html/4800.html www.bylw520.net/html/4798.html
