基于单片机的电子指南针设计

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1、基于单片机的电子指南针设计摘要：指南针是我国的四大发明之一，在早期指南针是把磁化指针和方位盘组合在了一起，这样的指南针比较笨重，不便于携带而且指针灵敏度比较差，准确性也比较低，稳定性不是很好。所以，为了解决这些问题，我们采用了专用的磁场传感器来设计电子指南针。在这个系统中我们通过磁阻传感器来采集某一方向的磁场强度，接着可以通过电子指南针硬件电路MCU控制器对刚才采集到的磁场强度进行处理并显示上传，从而可以达到显示当前所指方向的目的。关键词：电子指南针；磁阻传感器；单片机；液晶显示器TheDesignofElectronicCompassBasedonMCU(Electric

2、alengineeringandautomation,SchoolofInformationandElectricalEngineering）Abstract:OneoftheChina’sfourgreatinventionsisacompass,earlycompasspointerandorientationusingmagneticdiskcombination,Suchrelativelybulkycompass,itisnotconvenienttocarry,andinstructionstohaveinsufficientsensitivityandaccu

3、racyispoorandhaveapoorstability.Inthissystemwemagnetoresistivesensortocollectthemagneticfieldstrengthinadirection,thenviaelectroniccompassMCUcontrollerhardwarecircuitofthemagneticfieldintensityofthecollectedjustprocessedanddisplayedupload,whichcandisplaythecurrentinthedirectiontoachievethe

4、purpose.Keywords:Electroniccompass;GMR;MCU;LCD1引言指南针是可以判断方向的一种简单仪器，它的诞生是我国劳动人民通过长期的实践，对物体磁性认识的结果。指南针的始祖是我国古代的四大发明之一——司南。它是由天然磁石制造成的，可以自由的转动，当它静止的时候，其勺柄所指的方向即为南方。地球是一个大磁体，地磁的南极在地理的北极附近，同样的地磁的北极在地理的南极附近，指南针的磁针在地磁场的影响下能够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，利用这一性能就可以大致的辨别出方向。人们通过不断的对指南针的原理的认识，指南针也从原来笨重的

5、“司南”发展到了现在便携式指南针，但是总的来说其基本结构是没有变化的，都是机械的指针式。11正由于是机械式的，所以这样的指南针在灵敏度，稳定度和方便携带方面有了较大的限制。在本系统中，我们详细研究了电子指南针的各个关键部位，采用单片机作为指南针的系统核心控制芯片，而单片机的接口能够接收的是数字信号，所以如果想要它能够处理地球的磁场信号，就必须把磁场信号转化为电信号，然后再同过AD转换，把模拟的电信号转换为单片机可以识别的数字信号，把所得的数字信号通过单片机系统进行处理，然后用人机界面表现出来，供我们来读取及应用。2课题背景2.1国内外研究现状因为国内外电子技术的飞速发展，

6、特别是在磁传感器和专用芯片（ASIC）上的发展使得指南针的基本实现机理有了质的改变。当前应用较为广泛的电子式指南针，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，不再是传统的机械式结构。2.2本课题研究的意义本课题针对电子指南针的各个功能部件对电子指南针的关键部分做了详细的研究。电子指南针系统是一个典型的单片机系统，了解其工作原理及其信号处理流程有利于研究更加复杂的嵌入式系统，特别是系统中来自国外的磁传感器及其信号的采集芯片更是有利于研究磁场传感器的实现机理，以便将其更加广泛的应用。3系统总体方案设计3.1系统总体框图本系统采用磁阻（GMR）传感器采集磁场强度

7、，然后把磁场强度转化为数字量，单片机在对这些数字量进行处理，最后将处理得到的结果进行显示。11电子指南针的主要由前端磁阻传感器、磁场测量专用转化芯片、单片控制器、辅助扩展电路、键盘、显示模块以及系统电源几部分组成[1]，系统结构如图3.1所示。图3.1系统框图整个系统中前端的磁阻传感器负责测量地磁场的大小并将磁场的变化转化为微弱的电流的变化，专用的磁场测量芯片负责把磁阻传感器变化的电流（模拟量）转换成微控制器可以识别的数字量，然后通过芯片内部的SPI总线上传给微控制器。微控制器将表征当前磁场大小的数字量按照方位进行