基于单片机的电子指南针的设计与实现开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

对地磁场测量方向的仪器叫做磁罗盘。中国古人对如何定向问题的研究和对如何定向问题的重视促使一种简易的磁罗盘——指南针的发明。古代中国人将指南针用于军事和航海的活动，也被用于堪舆术，后来还辗转传入欧洲，在欧洲的航海活动和地理大发现中，发挥了不可替代的重要作用。在公元960-1127年时候，支撑式指南针——指南龟被研制出来。到了20世纪初，陀螺罗盘的问世，对罗盘又是一场革命。罗盘感应利用陀螺和摆的特性寻找何止是真北向的仪表。它不依赖地磁场，不受地区磁场和载体干扰磁场的影响，使得陀螺罗盘的标度盘非常稳定，读取数据更加精确。

随着科技发展，现代人制造了多样的电子指南针，例如通过手机自带的方向感应器和相应软件，并可以在手机上迅速的显示。但是当代gps虽然有广泛的应用，但是信号往往存在地形特征，使其精度大打折扣，有效性也大大降低。数字电子罗盘则能够对gps进行有用的补充，采用地磁场的工作原理，无论何时何地磁场的水平分量永远指向地磁北极，对gps信号进行有效补偿。

国内有关地磁导航的研究还主要集中在仿真和预研阶段,航天科工集团三院的李素敏等人运用平均绝对差法对地面所测量的地磁强度数据进行了匹配运算,分辨率能达到50m；西北工业大学的晏登洋等人利用地磁导航校正惯性导航的仿真实验取得了较高的精度。

美国目前已开发出地面和空中定位精度优于30m、水下定位精度优于500m的地磁导航系统,并计划用于提高飞航导弹和巡航鱼雷的命中率。另外,美国在导弹试验方面已开始应用地磁信息,并利用e22飞机进行高空地磁数据测量。nasagod2dard空间中心和有关大学对水下地磁导航进行了研究,并进行了大量的地面试验。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

本次设计的电子指南针是通过磁阻传感器的感应，将采集的数据传送到单片机进行处理，之后通过lcd显示模块显示实时信息。基于单片机的电子指南针的硬件模块组成为：传感器采集传送电路，单片机及其外围电路，模式选择电路，开关电路，电源电路，显示电路。软件程序设计需要完成对数据计算，清理和输出到显示的工作。

2.2目标

以at89c51单片机为核心，将磁阻传感器得到的信息传送到单片机内进行处理，再转换为液晶显示数据在显示屏上显示，得到当前的方位信息与角度信息。可以分为两种工作模式：单次测量模式和连续测量模式。连续测量可进行数据清除和新数据写入处理，即刷新，确保得到实时的数据。

2.3拟采取方案及措施

以usb端口通电为驱动，磁阻传感器采用霍尼韦尔hmc5883l弱磁传感器采集方位数据，选择工作模式，通过at89c51单片机中提前写入的程序进行数据的处理和输出，然后通过lcd1602液晶屏显示信息。整体结构如下图1所示。单片机中软件需要让单片机实现模式选择，对数据的接收、计算和输出等功能。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，确定方案，完成开题报告。

第4－7周：收集并整理相关资料，完成毕业设计的初步手稿。

第8－12周：整理资料并搜集材料进行设计，整理设计的电子版初稿

4. 参考文献（12篇以上）

[1]胡启明,葛祥磊.proteus从入门到精通100例[m]. 电子工业出版社. 2012.09

[2]郭天祥.51单片机c语言教程. 电子工业出版社[m]. 2009.12

[3]温子祺,刘志峰.51单片机c语言创新教程[m]. 北京航空航天大学出版社. 2011.04.01