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（一）本课题的目的及意义
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。罗盘是一种常用的导航工具，从原理上可以分为机械罗盘和电子罗盘。机械罗盘曾在人类历史上发挥了巨大作用，但是时至今日，人类已经全面迈入了电气化时代，交通工具大都是铁磁性物体，磁干扰较大，传统的机械罗盘由于无法校准环境干扰误差，在车载等领域中误差较大，实用性较差。
随着科技发展和道路建设完善，汽车会给人们生活极大方便，汽车将会普及在我们生活中。电子罗盘定向系统将会出现每一辆汽车里；届时很多人会开自己的车旅游，回家，谈生意等等，当置于一个陌生的环境中，导航定向对于行车安全非常重要。
了解电子罗盘的主要功能部件及其关键技术，研究电子罗盘工作原理与处理信号的流程，有利于研究比典型单片机系统更加复杂的嵌入式系统，更有利于研究磁场传感器的设计原理。基于单片机的二维电子罗盘实现了对磁场参数的采集、校正处理以及显示，精度和灵敏度较高且扩展性较强，以便将其广泛应用在航空、航海等领域。
本次毕设要研究使用在汽车导航设备的能够定向的电子罗盘系统。主要根据磁阻式电子罗盘的工作原理，运用了磁阻式传感器，测量精度有保障，具有一定的实践意义。
（二）研究现状分析
1.国内：
20 世纪初，随着工业的发展，罗盘制造工艺也得到了飞速的发展，材料的选择和机械制造使得罗盘的性能有了显著地提高。尤其是是机械式磁罗盘，现在某些情况下依然使用机械式磁罗盘。
陀螺罗盘的问世，对罗盘又是一场革命。罗盘感应这地球的自转，磁性物质对其没有影响。使得陀螺罗盘的标度盘非常稳定，读取数据更加精确。当代 GPS虽然有广泛的应用，但是信号经常被物体所遮挡，使其精度大打折扣。有效性也大大降低。数字电子罗盘系统则将填补这一个不足，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主要集中在仿真和预研阶段，目前主要集中在数字罗盘的应用上。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。
2.国外：
相对于其他导航手段而言,地磁导航起步得比较晚。在20世纪60年代中期，美国的E2systems公司提出了基于地磁异常场等值线匹配的MAGCOM(Magnetic ContourMatching)系统，70年代获得测量数据后,系统进行了离线实验。
20世纪80年代初,瑞典的Lund学院对船只的地磁导航进行了实验验证实验中将地磁强度的测量数据与地磁图进行人工比对。确定船只的位置,同时根据距离已知的两个磁传感器的输出时差,确定船只的速度，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500 m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。
如今,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 。对水下地磁导航进行了研究,并进行了大量的地面试验。
（一）本课题的基本任务
本次课题设计的应选取适当的单片机和传感器，利用传感器的工作原理，根据传感器信号输出特点，经过模数转换后，利用单片机处理信息功能经过分析后，将分析后的信号输送显示屏。以确保能在偏离固定方向区间行驶时，显示器会产生警报的效果。
（二）拟解决的主要问题
（1）传感器的工作原理和信息分析传输流程
（2）单片机与各个器件的硬件连接方式
（3）单片机软件程序成功编写并合理运用
（三）设计方案
1.硬件设计
    
  
   
   
 
 
如图1电子罗盘方向报警框图所示，该硬件设计要求的电子器件有磁阻式传感器、A/D转换器、显示屏以及单片机的磁阻式电子罗盘。
1、 AT89C51单片机
处理数字信号并分析，经由处理后得到方向角由显示屏来显示。
2、 磁阻传感器
磁阻式传感器HMC5883包含输出为3路的差分模拟电压值，差分值大约为几毫伏，信号经过传感器内置的ASIC放大器把信号进行放大，再进行模数转换器进行放大和模数转换。
3、 A/D转换器
A/D转换器把采样数据进行滤波处理。分析处理时选择集中滤波方案，最终选定一种方式进行滤波；并分析影响磁阻电子罗盘精度的误差来源。
4、LCD1602液晶显示屏
LCD1602显示屏是一种工业字符型液晶。所谓1602是指显示的内容为16*2，即可以显示两行，每行16个字符。
2.软件设计
  
否
否
 
是
如图2主程序的主要功能是单片机先对显示屏进行操作，显示屏进入初始状态，然后对磁阻式传感器进行操作，单片机读取数据，通过A/D转换器算出方向角，通过对其进行数据处理，最终展现在显示屏。
（四）技术路线
本次毕设是以所需技术和设计出的软件硬件结合首先要知道的是利用AT89C51 单片机处理信息功能分析，根据系统需要选择LCD1602液晶显示屏，由传感器进行数据的采集，信号的调理单元和A/D转换器用来信号调理和模数转换。单片机通过将传感器得到的信号进行分析，就可以得到由于失调和漂移造成的偏置信号，消除其影响。再判断是否能输出，如果不能输出，则再采集一次，能输出则把信号送到显示屏显示。
（五）预期目标
本次课题运用AT89C51单片机结合磁阻式传感器、信号调理单元、A/D转换器、显示器、键盘等器件组成。用来研制汽车导航设备定向的电子罗盘系统，通过传感器进行信号分析，当车辆行驶航向角偏置时显示器给出提示。
本次设计可能遇到问题及解决方案：
1）对磁阻式传感器HMC5883了解少，不知道该如何运用
解决方法：通过查找资料和学习厂家说明书来了解传感器并运用到毕设中。
2）硬件调试前检查电路焊接中可能出现的虚焊漏焊等问题
解决方法：使用万用表测量各个点的电压，找到虚焊处改正，使电路正常运转。
3）软件调试时发现LCD屏上显示的dB值末尾值总是没变化
解决方法：这种情况是没有写入清屏程序，加入清屏程序后，LCD屏正常显示。
4）户外地理位置复杂，磁场干扰也较多，干扰电子罗盘实验检测的稳定性
解决方法：采用的是电子罗盘添加外加磁场后进行方位角数据对比，使电子罗盘所测数据稳定减少误差，可以适用于复杂的地理环境。
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