电子罗盘设计方案

范例三 电子罗盘一．系统概述本系统的目标是设计一个两轴数字罗盘系统。

对其所指的方向进行测量。

当系统工作时，系统中的磁阻传感器(HMC022)对所在地的地磁进行A/D 采集，然后对采集量进行处理，将所在的方向相对正北的角度通过串口发送给高端。

本系统可工作在正常状态和标定状态。

正常状态在该状态下，系统对地磁进行正常采集后进行校准，然后通过串口将计算的方向角发送出来。

2 标定状态在该状态下，系统对周围的磁场进行采集，以此为参考，推导出校准参数。

退出该状态时，将校准参数保存起来，以便用于对正常状态下采集的数据进行偏置校准。

二．系统输入/输出分析两轴数字罗盘系统的系统框图如图627所示。

M C U2磁阻传感器2PC 机磁阻传感器复位置位电路图627 数字罗盘系统框图从系统框图中可以看出，两轴数字罗盘系统大体可以分为模拟量输入、开关量输出以及通信量 3 类。

模拟量输入分析如表65所示。

表65 数字罗盘系统模拟量输入类型 编号 名称 命名 备注模拟量输入A 轴采集量 A_data 磁阻传感器 范围为0mV ～+0mV 2B 轴采集量B_data磁阻传感器范围为0mV ～+0mV开关量输出分析如表66所示表66 数字罗盘系统开关量输出类型 编号 名称 命名 控制对象 备注开关量 输入复位置位信号R/S磁阻传感器对HMC022进行复位置位，0.5A ～4A表67 数字罗盘系统通信量编号名称命名备注串口发送数据 TxD 向PC 端发送数据 2串口接受数据RxD接收PC 端发来的数据三．硬件设计芯片选型选取芯片时应该注意：不要将所有的I/O 口用满，应当预留一定的输入输出端口，以便扩展需要。

通过分析数字罗盘系统的输入量和输出量，发现所需的I/O 口较少，为5个。

但考虑到该系统对A/D 采集精度要求较高并且要求有SCI 模块以便于通信，故考虑该系统采用具有0BitA/D 采集和SCI 模块的MR8。

2 设计框图数字罗盘系统的硬件框图如图628所示，下面将分析A/D 采集中的电压放大模块、HMC022(磁阻传感器)的置位/复位电路和SCI(RS232)通信模块。

AndroidST集成传感器方案实现电子罗盘功能电子罗盘是一种重要的导航工具，能实时提供移动物体的航向和姿态。

随着半导体工艺的进步和手机操作系统的发展，集成了越来越多传感器的智能手机变得功能强大，很多手机上都实现了电子罗盘的功能。

而基于电子罗盘的应用（如Android的Skymap）在各个软件平台上也流行起来。

要实现电子罗盘功能，需要一个检测磁场的三轴磁力传感器和一个三轴加速度传感器。

随着微机械工艺的成熟，意法半导体推出将三轴磁力计和三轴加速计集成在一个封装里的二合一传感器模块LSM303DLH，方便用户在短时间内设计出成本低、性能高的电子罗盘。

本文以LSM303DLH为例讨论该器件的工作原理、技术参数和电子罗盘的实现方法。

1. 地磁场和航向角的背景知识如图1所示，地球的磁场象一个条形磁体一样由磁南极指向磁北极。

在磁极点处磁场和当地的水平面垂直，在赤道磁场和当地的水平面平行，所以在北半球磁场方向倾斜指向地面。

用来衡量磁感应强度大小的单位是Tesla或者Gauss（1Tesla=10000Gauss）。

随着地理位置的不同，通常地磁场的强度是0.4-0.6 Gauss。

需要注意的是，磁北极和地理上的北极并不重合，通常他们之间有11度左右的夹角。

图1 地磁场分布图地磁场是一个矢量，对于一个固定的地点来说，这个矢量可以被分解为两个与当地水平面平行的分量和一个与当地水平面垂直的分量。

如果保持电子罗盘和当地的水平面平行，那么罗盘中磁力计的三个轴就和这三个分量对应起来，如图2所示。

图2 地磁场矢量分解示意图实际上对水平方向的两个分量来说，他们的矢量和总是指向磁北的。

罗盘中的航向角（Azimuth）就是当前方向和磁北的夹角。

由于罗盘保持水平，只需要用磁力计水平方向两轴（通常为X轴和Y轴）的检测数据就可以用式1计算出航向角。

当罗盘水平旋转的时候，航向角在0?- 360?之间变化。

2．ST集成磁力计和加速计的传感器模块LSM303DLH2.1 磁力计工作原理在LSM303DLH中磁力计采用各向异性磁致电阻（Anisotropic Magneto-Resistance）材料来检测空间中磁感应强度的大小。

本科生毕业设计（论文）论文题目：基于51系列单片机数字电子罗盘设计与实现姓名：学号：班级：年级：专业：学院：指导教师：完成时间：2013年5 月28日作者声明本人以信誉郑重声明：所呈交的学位毕业设计（论文），是本人在指导教师指导下由本人独立撰写完成的，没有剽窃、抄袭、造假等违反道德、学术规范和其他侵权行为。

文中引用他人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，不包含他人成果及为获得东华理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。

对本设计（论文）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本毕业设计（论文）引起的法律结果完全由本人承担。

本毕业设计（论文）成果归东华理工大学所有。

特此声明。

毕业设计（论文）作者（签字）：签字日期：年月日本人声明：该学位论文是本人指导学生完成的研究成果，已经审阅过论文的全部内容，并能够保证题目、关键词、摘要部分中英文内容的一致性和准确性。

学位论文指导教师签名：年月日基于51系列单片机数字电子罗盘设计与实现黄飞Based on 51 single-chip digital electronic compass system design and implementationHuangFeiI摘要当今社会交通越来越发达，导航系统也随之普遍。

在以前人们大多数使用地图，看路况。

但是由于经济发展，交通路线也变化好大。

现在虽然有GPS，但是在山区有覆盖遮蔽的地方，GPS也失去作用。

汽车出巡不方便，为解决这个的问题，本文主要研究使用在汽车导航设备的能够精确定向的电子罗盘系统。

本文主要介绍磁阻式电子罗盘的工作原理，并详细介绍了磁阻传感器HMC5883、双轴加速度传感器ADXL202、AD7705转换芯片以及AT89C52单片机的磁阻式电子罗盘的硬件设计；根据传感器信号输出特点，经过AD7705模数转换后，利用AT89C52单片机处理信息功能经过分析后，经显示屏显示行驶方向。

毕业设计说明书数字式电子罗盘设计学生姓名：孔垂礼学号： ********** 学院：计算机与控制工程专业：电气工程及其自动化指导教师：***2015 年 06 月数字式电子罗盘设计摘要数字式电子罗盘具有很多优点，例如：体积比较小、启动非常迅速、功率损耗较低、制造成本低廉等,当今社会测控技术对测向传感器提出了非常高的要求;为了提高数字罗盘的测量精度,特意设计了一种基于HMC5883L三轴磁阻传感器[1]的数字电子罗盘;在分析相关类似产品的基础上,特别强调对电源、器件选型、信号调理电路、软件设计等方面进行了分析研究,设计出了数字罗盘并且研制了试验的样机;为验证设计效果,在双轴陀螺测试转台上进行了测试,试验结果初步验证了该设计方案的可行性;论文的研究工作可以为研究和改良数字式磁罗盘的测量准确度提供可靠的资料.关键词：地磁场，数字罗盘，HMC5883L三轴磁阻传感器，重力加速度计Here is the translation of your chinese paper’s titleAbstractDigital electronic compass, has small volume, quick start, low power consumption, and low cost, the modern measurement and control technology puts forward higher requirements on sensor of direction finding; In order to improve the precision of the digital compass, we design a HMC5883L triaxial magnetic resistance sensor based digital electronic compass; On the basis of the analysis of related products, focuses on the power supply, device selection, signal conditioning circuit and software design are analyzed in aspects of research, design the digital compass and test prototype was developed; To verify the design effect, on the two-axis gyro testing table was tested, experimental results verify the feasibility of the design scheme of; Thesis research work could be used to research and provide reference for improving the measuring accuracy of digital magnetic compass.Key words : Earth's magnetic field, digital compass, HMC5883L three-axis magnetic resistance sensor, the gravity accelerometer目录摘要 (2)Abstract (3)目录...........................................................................................................................................错误!未定义书签。