数字罗盘控制系统设计

引言
目录
一、 引言 1
（一） 数字罗盘的发展背景 1
（二） 数字罗盘的国内外发展现状 2
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 数字罗盘系统的方案设计 3
（二） STC89C51单片机简介 3
（三） LCD1602液晶屏简介 4
（四） HMC5883L磁场传感器简介 5
（五） 机械按键介绍 5
三、 系统硬件设计 6
（一） 最小系统电路设计 6
1. 晶振电路设计 6
2. 复位电路配置 6
（二） LCD1602显示电路设计 7
（三） HMC5883L磁场传感器电路设计 7
（四） 按键电路设计 8
四、 系统软件设计 9
（一） 数字罗盘的主程序流程设计 9
（二） HMC5883L磁场传感器流程设计 9
五、 实物安装与调试 12
（一） 实物安装 12
（二） 实物调试 13
总结与展望 14
参考文献 15
致 谢 16
附录一 原理图 17
附录二 PCB图 18
附录三 元件列表 19
附录四 程序 20
引言
数字罗盘的发展背景
智能数字罗盘系统的实现不单单依靠工程师的卓越智慧，更与电子器件的研发生产技术的不断完善有密切关系，在大规模集成电路技术出现此前，要想完成一个简单的效果一般所需要多个繁复的电路进行相互之间连接才能够实现，而自从有了集成芯片，单片芯片就可以实现多种复杂的功效，所以在这之前只能停留在想象阶段的设计方案都得到了完美的完成。智能数字罗盘系统可以实现对系统外的信号的高速采集与此同时交由内部高性能内核进行快速运算并得到结果，通过软硬件电路的灵活配合完成快速的识别、运算、校验和判断等指标，这种目标的完成颠覆了人们内心中还保存着的对传统数字罗盘系统的深刻记忆，与此同时该智能功能的实现亦意味着电子技术已经进入了一 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072* 
个崭新的时代，在此基础上本设计把提出对一种智能数字罗盘控制系统的构建，通过对这种系统的预期目标、国内外发展现状以及软硬件系统的配置，来验证设计方案的可行性。本课题所说的智能数字罗盘控制系统事实上指的是在系统内部嵌入了一定程度的智能处理程序语言的控制系统，和传统的系统相比它早已不再是一种普通的控制系统了，由于里面通过微处理器芯片并结合具备高效智能的程序代码作为组合，因此这款器件的智能程度非常高，在硬件上通过对智能传感器和其它驱动器的设计，它把能够完成非常多传统数字罗盘系统所不具备的智能功能。随着经济水平和科学技术的不断前进人们对于高性能的数字罗盘系统的追求脚步始终没有停止，在半导体技术和单片机芯片研发技术还没有出现并成熟此前，智能数字罗盘控制系统是不可能实现的，人们许许多多的想法都只能停留在想象阶段，等到单片机技术完善之后，智能数字罗盘控制系统才开始持续涌入人们的生产生活中。因为单片机的设计必需半导体技术、集成电路技术、总线技术和控制器技术等多门技术学科当作铺垫，从而单片机芯片的完成是多门学科的一个综合产物，通过微处理器结合目标代码而完成数字罗盘系统就这样具备了非常高程度的智能特性，它在很大程度上把工程师的设计思想进行全面表现。二十世纪中期是电子技术的一个重大转变时期，当时半导体技术初露头角，初期的半导体研发技术已使半导体材料表现出了优良的属性特征，这一现象被很多科学家意识到在未来不久电子系统把进入半导体时代，果不其然在不到十年间的时间里，愈发多的半导体器件被设计出来并迅速投入到了应用，二极管、三极管是最为常见的半导体材料，有了这些半导体材料角色的加入，电路中的电压电流放大早已能够表现的随心所欲，许许多多的智能技术全是以该指标当作前提的。本论文将以此为背景构建一款以STC89C51作为控制器的智能数字罗盘系统，在功能和综合性能上对目前市场上的产品现状进行优化和增加。
数字罗盘的国内外发展现状
通过对中国知网上的期刊文献进行调研查阅，前段时间美国芝加哥大学一个和数字罗盘控制系统相关的研究小组推出了一条公告，宣布他们最新发布了一款专门用作实现数字罗盘系统进行数据采集的高性能传感模块，这款传感模块集合了多种探头，通过这款智能传感器的工作可以为系统提供多个上的采集数据并且通过传感模块里面主控器的处理，把这些数据进行整合和提取，将底层数据中有效的数据提取出来传入到信息层并通过高速SPI接口送出，这种类型的高性价比智能传感器的发布把标志着对数字罗盘系统的研发又取得了一大进步。经过对电子器件市场上现存的数字罗盘控制系统进行了一次彻底调研之后可以得出一个结论，与之相关的无论是半成品模块还是完整产品，国产和进口相互间的价格不在同一水平上，国产产品比进口产品的成本低好几个档次，通过现场询问和提供的芯片资料调研查阅后可以发现，在使用环境和多数的参数精度上，国产产品要比进口产品的性能低，可想在数字罗盘控制系统的重点技术学会上，国内的生产企业还没有走在时代的前列。
本文主要研究内容
本课题结合了自身在大学期间所学到的单片机知识、模拟电路、数字电路以及传感器件等知识，通过软硬件系统的配置和不断修改优化，实现了一种数字罗盘控制系统，该系统可以完成以下功能指标：
1）以STC89C51单片机作为主控芯片，通过复位电路和晶振电路的配合，实现51单片机最小系统电路的设计，实现对HMC5883L三维磁场传感器、液晶屏以及按键等模块的驱动；

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