2024年1月24日发(作者：)
序号（学号）：
021240322
长 春 大 学
毕 业 设 计（论 文）
基于单片机的电子指南针设计
姓 名
学 院
专 业
班 级
指导教师
王长志
电子信息工程学院
电气工程及其自动化
12403
孙颖（副教授）
2016
年
6
月
1
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毕业设计（论文）纸
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，早期的指南针采用了磁化指针和方位盘的组合方式，这样的指南针携带起来很不方便，且指示灵敏度上有一定不足，准确性很差。本文通过对电子指南针基本工作原理的研究分析，采用磁阻（GMR）传感器采集某一方向磁场强度，然后通过MCU控制器对其进行处理并显示上传，达到了显示当前所指方向的目的。实际测试指南针模块精度达到1度，能够在LCD上显示当前方位，并能通过键盘控制上传数据到上位机。这样的指南针精度更高，更智能，在大大提高了精度的同时，也降低了成本和设计难度。并且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。采用单片机做为系统的核心控制芯片，而单片机的接口是数字信号的，想要它能够处理地球的磁场状况，必须要把磁场信号转化成电信号，然后经过D/A转换，把模拟的电信号转化成单片机可以处理的数字信号。把所得的数字信息通过主控制器进行处理，然后用人机界面表现出来，供我们来读取和应用。
关键字：单片机 指南针 传感器 液晶显示 磁场
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Design Of Electronic Compass Based On Single Chip
Microcomputer
Abstract： Compass is one of the four great inventions of China, the early compass
magnetized pointer is adopted and the combination of the bearing plate, the compass
is not very convenient to carry, and is said to have insufficient display sensitivity,
accuracy is poor. This article through the analysis of the basic working principle of
the electronic compass, the magnetic resistance (GMR) sensors to collect a certain
direction magnetic field strength, and then through the MCU controller to deal with
the upload and display, achieved the goal that displays the current pointed direction.
Actual test precision of the compass module 1 degree, can be displayed on LCD and
the current position, and can through the keyboard control to upload data to the PC.
This compass accuracy is higher, more intelligent, in greatly improved the accuracy
at the same time, also reduces the cost and difficulty of design. And this topic to
electronic compass of each functional unit of a key part of the electronic compass
made a detailed research. By single chip microcomputer as the core of the system
control chip, and single chip microcomputer interface is digital signals, want it to
deal with the earth's magnetic field, magnetic field signals must be converted into
electrical signals, then through the D/A conversion, the analog signals into A single
chip can handle digital signals. The digital information processing through the main
controller, and then the machine interface of choose and employ persons, for we to
read and use.
Keywords：MCU compass sensor LCD magnetic fields
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目录
第1章 绪论 ................................................................................................................ 1
1.1 电子指南针的原理以及发展背景 ................................................................ 1
1.2 电子指南针的研究现状 ................................................................................ 2
1.3 电子指南针的设计要求 ................................................................................ 3
第2章 总体设计方案 ................................................................................................ 5
2.1 系统基本方案设计 ........................................................................................ 5
2.2 磁阻传感器 .................................................................................................... 6
2.3 磁场信号的采集和处理 ................................................................................ 7
第3章 相关物理量的介绍 ........................................................................................ 9
3.1 磁场 ................................................................................................................ 9
3.2 磁感应强度 .................................................................................................... 9
3.3 磁通量 ............................................................................................................ 9
3.4 磁场方向 ........................................................................................................ 9
3.5 磁感线 .......................................................................................................... 10
3.6 地磁场 .......................................................................................................... 10
第4章 系统电路的设计 .......................................................................................... 12
4.1 主控制器电路模块 ...................................................................................... 12
4.2 串口通信电路模块 ...................................................................................... 14
4.3 指南针和接口电路模块 .............................................................................. 15
4.4 实时时钟电路模块 ...................................................................................... 17
4.5 液晶显示电路模块 ...................................................................................... 18
第5章 系统程序的设计 .......................................................................................... 19
5.1程序设计思路与功能描述 ........................................................................... 19
5.1.1 主监控程序 ........................................................................................ 19
5.1.2 实时时钟驱动 .................................................................................... 20
5.2 测试结果 ...................................................................................................... 20
第6章 结束语 .......................................................................................................... 22
致谢 ............................................................................................................................ 23
参考文献 .................................................................................................................... 24
附录 ............................................................................................................................ 26
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第1章 绪论
1.1 电子指南针的原理以及发展背景
中国是世界上公认发明指南针的国家，它是古代人在长时间的实践中对物体磁性了解的成果。由于生产劳动人们接触了磁铁矿开始了对磁性质的了解。人们首先发现了磁石吸引铁的性质，后来又发现了磁石的指向性。经过多方面的实验和研究,终于发明了实用的指南针。作为中国古代的四大发明之一，在人类科学技术和文明发展中它有着不可估量的作用，为世界做出了巨大的贡献。指南针是用以判别方位的一种简单仪器，又称指北针。最早出现的指南针叫司南，它是用天然磁石制成。样子像一把汤勺，圆底可以在平滑的底盘上保持平衡且自由旋转。当它静止时，勺柄就会指向南方。地球是个大磁体，其地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近。根据磁体同极相斥，异极相吸的普遍现象，无论处于何时磁体的南极会指向地球的北极附近，而磁体的北极会指向地球的南极附近，所以磁体这种指向性可以用来确定方向。但司南有许多缺陷，天然磁体不易找到,在加工时容易因打击、受热而失磁。所以司南的磁性比较弱，而且它与地盘接触处要非常光滑，否则会因转动摩擦阻力过大，而难于旋转,无法达到预期的指南效果。而且司南有一定的体积和重量，携带很不方便，使得司南长期未得到广泛应用。最早古代的中国人将指南针用来祭祀、军事活动和风水定位，后来被欧洲人应用在航海活动和地理发现中并且发挥着不可替代的重要作用。在航海技术发明中，指南针也是最重要的单项发明。这项重要发明随着时间的推移传入西欧，继而打开了挖掘新大陆、环球旅行的汹涌澎湃的史诗，首创了航海史的新纪元，同时帆海活动也进一步增进了指南针的成长。这类用以鉴别方位的简扑仪器，是极其重要的导航工具，可应用在不同的场合中。
伴随人们对指南针原理了解的不断明了和深刻，人们不断创新将指南针由粗笨的司南发展到如今便携式指南针。但根本架构一直没有发生改动均属于机械式指针，而且都是使用一种支柱让磁针可以遭到地磁场影响而自由转动。由于该机械指针的内在因素，指南针在其使用寿命上、产品的便携性、准确性以及灵敏度都存在一定的局限。随着集成电路技术的发展和改进，人们因此使用磁场的变化会影响电感电路的道理制成了磁阻传感器。人们于是利用磁阻传感器，制作了电子指南针，这使得指南针的发展进入了一个全新的时代。随着磁传感器和特殊芯片的急速发展，使指南针的基本完成机理产生了巨大的转变，第
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应经摆脱了以前的刻板结构而选用了特殊处理器与磁场传感器对磁场测量和处理指示方向。另外电子指南针在性能上加倍人性化，因为是采用功能性模块于是能够特别便利的扩展很多功能。比如在原本的电子指南针的性能基础上还可以添加集成数字时钟等功能方便适用，这就是应用较为普遍的电子指南针，其具备体积小、精度高、稳定性好等特点。现代人创造了各类电子指南针，例如苹果手机中即有这个软件的存在电子罗盘也叫数字罗盘是利用地磁场来定北极的一种方法应用到手机上，其实便是电子指南针。电子罗盘一般采用磁通量传感器和磁通门制造。虽然GPS已广泛应用在导航、定位、测速和定位，但是信号往往存在地形特征导致大大的降低了精度，甚至不能被使用。特别是在高楼密集的城区和植被茂盛的林区GPS信号的可利用性仅为60%。在静态的情况下GPS不能提供方位信息。为了弥补这个问题，不妨选用组合导航的方式，电子罗盘的设计就是来满足这类用户的需求。它能够对GPS信号进行有用的补充，保障导航定位讯息100%有效，尽管是在GPS信号失锁后也可以正常工作。电子罗盘能够分为平面罗盘和三维罗盘。平面电子罗盘规定人们在行使时必须坚持让罗盘水平放置，不然当罗盘发生歪斜时也会给出此刻航向的变化，但是实际上的航向并无变化。三维电子罗盘取消了平面电子罗盘在实际应用中的严厉局限，由于三维电子罗盘在里面添加了倾角传感器。若是罗盘产生歪斜时能够对罗盘加以倾斜性补偿，如此即便是罗盘产生倾斜，航向的测试数据仍然会没有误差。偶尔要求降低温度漂移，罗盘也能够内置温度补偿，最大努力缩小倾斜角与指向角的温度漂移。电子指南针构造固定里面无挪动部份，能够与别的电子系统简单的接口，于是可代替之前的磁指南针。并以稳定性好、精度高等特点得到了广泛应用。
1.2 电子指南针的研究现状
随着人们对指南针原理认识的不断深入，指南针也由笨重的司南发展到便携式的指南针。但其基本构造是没有改变的，其指示的机械结构基本上没有改变，都是利用某种支撑使得磁针能够受到地磁场的影响而自由的旋转。由于机械的先天因素导致了指针式指南针在便携性、灵敏度、精度以及使用寿命上都有一定的限制。随着电子技术的飞速发展，特别是在磁传感器和专用芯片上的发展使指南针的机理基本实现了质的变化，不再是机械结构而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，这就是当前应用较为广泛的电子式指南针。
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国内外现阶段研究电子指南针的主要应用是提供地磁导航功能，与其他工具相比,地磁导航起步晚。美国E2systems公司在1960年左右研究了基于地磁异常场等值线匹配的Magnetic Contour Matching体系,经过十多年对数据的测量后,系统进行了离线实验。早在上世纪80年代地磁导航系统的研究就在瑞典隆德大学实验室进行证明,实验中将地磁图和磁场强度的测量数据进行比较,确定船的位置。而且按照已知的两个磁传感器的输出时差的间隔,计算出船只行驶的速率。
我国地磁导航的研究主要集中在研究和仿真,航天科工集团三院科学家充分利用均分绝对差法精确的的对地磁强度数据进行运算,分辨率现在可以到50米;我国使用地磁导航厘正惯性导航的仿真试验获得了很好的精度。钻研电子指南针制导技术的底子是地磁场模型与地磁图,它们是确定地磁导航技术是不是可实现的要素。
美国当前已研发出水下定位精确度高于500米,天空和大地定位精确度高30米的地磁导航系统,并着手计划用于提高巡航鱼雷和飞航导弹的命中率。除此之外,美国已经着手在导弹实践领域使用地磁信息,并高空地磁数据的测量方面使用E22飞机进行。利用大量的地面试验,NASA God2dard空间中心与相关学院对水下地磁导航进行了研究,由于GPS导航定位存在很大不稳定性,而地磁大小和方向随地点、时间而异,磁场水平上的分量一直都是指向磁北,这是制作电子指南针的基本原理,因此电子指南针可以很好的稳定的精确定向,在我国电子指南针系统的市场需求日趋明显,规模逐渐扩大。其主要发展趋势是制定行业规范与产业标准、专业分工和产业化以及与GPS技术结合，继而提高系统性能，实现定位一体化。
1.3 电子指南针的设计要求
（1）任务
设计一个基于单片机的方向检测系统（传感器）。利用方向检测的方向信号，经过前级信号调理，完成信号的检测；由液晶屏模拟机械的指南针显示系统的偏移角和数字指示。
（2）基本要求
此次设计包含传感器设计、液晶显示部分和单片机的程序设计。给出完整的系统电路图和控制算法。
（3）设计思路
系统采用了磁阻（GMR）传感器采集某一方向磁场强度后通过MCU控制器对其进行处理并显示上传，通过对电子指南针硬件电路和软件程序的分析，阐述了电子指南针基本的工作原理及实现。实际测试指南针模块精度达到1度，第
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能够在LCD上显示当前方位并能通过键盘控制实现磁场校准，磁偏角补偿，重新设定等功能。
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第2章 总体设计方案
2.1 系统基本方案设计
本系统采用磁阻（GMR）传感器采集磁场强度，然后把磁场强度转换成数字量，单片机再对这些数字量进行处理，最后将处理得到的结果进行显示。电子指南针的系统主要由前端磁阻传感器、磁场测量专用转换芯片、单片控制器、辅助扩展电路、键盘、显示模块以及系统电源几个部分组成，系统结构如图2.1所示。
图2.1 系统程序框图
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，然后将该数字信号即采集到的数据通过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归一化等处理后通过直观的LCD进行方位显示，同时可以通过键盘控制微控制器进行相应的操作，如将转换后的数据通过串口的形式发送到上位机。整个系统中还包含了实时时钟等一些辅助电路，使整个系统功能得到进一步的扩展，这使得电子指南针更具备实用价值。
电子指南针包含如下功能：
（1）精确地显示所指的方向。
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（2）可以测量到的方向信息形象地显示在LCD液晶屏上。
（3）可以通过按键对电子指南针进行实际的操作。
（4）可将测量到的方向数据上传到PC上。
（5）可以显示实时时间，更便于应用。
2.2 磁阻传感器
关于磁阻传感器的构成，它的原理是根据磁阻效应。因为磁性材料的特殊性质，从而磁阻传感器具有各向不同性质，因此它的磁化方向取决于很多方面。当给它通过电流I时，它本身的电阻是由电流和磁化方向他们之间的夹角而决定的。当磁化电阻位于一个磁场中，它本身的磁化方向就会因此而改变，因此电阻值的大小也会进行相应的变化。当磁场方向与电流方向垂直时，此时电阻值是降低的；当磁化方向与电流方向平行时，此时电阻值相反会变高。通常来说，我们将磁阻传感器接成桥形的形状，因为它是由四个相同的电阻而构成。当它位于一个磁场中，磁阻传感器中的两个电阻会发生改变，其阻值是升高的；相反，剩下的两个电阻值会变小。因此得出一个结论，磁阻传感器的电压与磁场值是成一定比例的，而且成正比。
产生磁阻效应的本质原因是因为物质在磁场中，它本身的电阻率发生相应的改变。对于一些具有磁性的金属，当它本身的磁化方向与磁场方向平行时，它自身的电阻值发生相应的改变；相反，当它本身的磁化方向偏离磁场方向时，它自身的电阻值会发生相应的改变，相对之前的电阻值会变小。因此在一些特殊的场合，通常利用这一特性制成电路的集成芯片。在实际的应用中，我们利用特殊的工艺，如半导体特殊的性质，将特殊金属的薄膜贴附在电路的硅片上，从而极大满足了实际应用的灵活性。
当给金属施加一个垂直于电流方向的磁场时，再给施加一个电流的情况下，此时它本身电阻值会发生很大的改变。因此我们可以利用这一性质，进而去测量磁场的变化情况。在实际制造的过程中，通常在硅片上放置两个电流带，其中一个电流带当它放置在强磁场中时，它会发生饱和的特殊情况，利用这一变化可以检测和复位它自身的极性。而另一个电流带当它置身于强磁场中时，它会发生偏置，利用这一变化可以补偿磁场中较弱的磁场。因此，通过这些特殊的性质，我们可以得出一个重要的结论，磁阻传感器在这种情况下中会发生线性的变化。
利用磁阻传感器自身特殊的构成，我们可以利用它去测量特殊情况下的磁场。通常情况下磁阻传感器是由一个不平衡的电桥所构成，当它放置在一个集成放大器上时，此时信号会发生相应的改变，从而将信号进行放大。由于传感第
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器内部结构的特殊构成，当它位于磁场中时，它自身的阻值大小会发生相应的改变。
2.3 磁场信号的采集和处理
该部分主要完成对地磁场的测量、A/D转换以及对数据的封包。整个前端的信号处理流程如图2.2所示。整个磁阻传感器是系统中最前端的信号测量器件，传统的磁场测量都是采用了电感线圈的形式，在所设计的系统中，由于需要测量的是非常微弱的地磁场，地球表面赤道上的磁场强度在0.29～0.40高斯之间，两极处的强度略大，地磁北极约0.61高斯，南极约0.68高斯。传统的普通电感线圈的形式在如此微弱的磁场环境下感应产生的电流是非常微弱的，不便于A/D采样，增加了测量的难度。基于普通电感线圈测量的不足，所设计的系统采用了磁阻传感器来测量地址磁场的强度。
图 2.2 前端信号采集
磁阻传感器是根据电场和磁场的原理，当在铁磁合金薄带的长度方向施加一个电流时，如果在垂直于电流的方向再施加磁场,铁磁性材料中就有磁阻的非均质现象出现，从而引起合金带自身的阻值变化。如图2.3所示。由图中我们可以看出当磁场变化时铁磁合金的电阻会跟着变化，如果此时的电流不变，那么铁磁合金两端的电压将发生变化，这样使用ADC就可以很方便的测量出当前对应的磁场大小。该传感器体积非常小，测量精度高，最小分辨率可达0.00015高斯，测量地磁场已经足够。通过磁阻效应可以把磁场的变化转换成对应变化的电流，通过A/D转换就可以得到对应的数字量。ADC这部分主要有专用的磁场测量芯片来完成。本次设计中使用了著名PNI公司的PNI11096磁场测量ASIC，该芯片能够同时对3轴磁场强度（既X,Y,Z轴）进行测量。这样可以使用Z轴来进行倾角校正，提高测量精度。
图 2.3 磁阻传感器原理及其外形
在整个指南针模块程序的设计过程中最主要的也就是其数据的处理，直接关系到系统的精度。在还没有处理之前从PNI11096读取的数据真实的反应了水第
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平面内地磁场的分布情况，均匀转动指南针模块得到的地磁场强度分布，在不同的方向上是不同的，经过归一化后，可以很好的将其归一化为圆，使得在各个方向上的磁场强度均匀，这样既可以方便进行角度计算又可以提高测量精度。
指南针模块在第一次使用前都必须校正，系统上电时将模块的ADJUST引脚拉低即可进入校正状态，将模块在水平面内均匀的转动一周后校正结束。校正时主要调整的系数就是本地的磁偏角。将磁场强度归一化后，直接对X,Y轴的强度进行计算就可以得到当前方向与正东方向的夹角，如图2.8所示。从图中可以看出夹角就是：
angleatan(y/x)
图2.8 角度的计算
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第3章 相关物理量的介绍
3.1 磁场
磁场是一个抽象的物理量，你看不到也住碰不到它，而他更是一种物质。磁场存在有很多方式有磁体周围就存在磁场，还有就是有电流流过的导线周围也存在磁场。我们都知道两个磁铁之间又相互作用，这种相互作用普遍存在有磁物体。电流其实就是磁体带磁性的原因，进一步来说运动的电荷可以产生电流，因此我也可以正阳说，产生磁场的原因就是由于鱼洞的电荷导致的。
磁场中的电荷我们基本都知道会受到力的作用，通电流的导体也会受到力的作用。从这里我就可以引出电场力的概念，并且这个力还有理论的定律，这使得磁体得以广泛的使用。
磁场其实和电场相差不多，在特定的范围内存在很多矢量场就是我们所说的磁场，虽然这种物质看不见、摸不到但不会影响我们对他的理解，首先我们定义了用来描述磁场的的物理量即磁感应强度B，其表示的方法还可以用图形来形象的表示。虽然磁场和电场很相似，但是其性质有很多出入，有本质的不同。运动的电荷可以长生磁场，变化的电场也可以长身磁场，这种磁场我们叫他矢量场，也可以这样理解为无源有旋场。其磁感线不能有相交，不时段开的，是闭合的曲线形。
3.2 磁感应强度
磁感应强度这个物理量表示的是磁场的强度，用磁感线的密度来描述它，进一步解释说就是在单位面积内有与这个面积垂直方向的磁力线的数目多少就是磁感应强度，其表示的英文符号是字母B。单位是特斯拉，用英文的大写字母T表示。
3.3 磁通量
磁通量具体可以描述为通过一给定面的磁感线总条数，为过该面的磁通量。磁通量大说明磁感线密，磁场较强。其单位是韦伯并我们用英文字母Weber表示。
3.4 磁场方向
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磁场中也可以用磁感线形象地描述各点的磁场方向，假设把小磁针放在磁铁的磁场中，小磁针受磁场的作用，静止时它的两极指向确定的方向。在磁场中的不同点，小磁针静止时指的方向不一定相同。这个事实说明磁场是有方向性的。我们约定在磁场中的任意一点，小磁针N极的受力方向，为那一点的磁场方向。磁感线的概念是著名物理学家法拉第最先发明并引入的。在电场中可以用电场线形象地描述各点的电场场方向，在磁场中也可以用磁感线形象地描述各点的磁场方向，磁感线是在磁场中画出而实际不存在的一些有方向的曲线（也有直的），这些曲线上每一点的切线方向都和这点的磁场方向一致。磁感线是为了形象地研究磁场而人为假想的曲线，并不是客观存在于磁场中的真实曲线。
3.5 磁感线
磁感线的描述方式可以在纸上花一些曲线，这些曲线必须符合一些规律，要是取向上没一点的切线方向都得和规定点的磁场的指向相同。磁感线不能有相交，不时段开的，是闭合的曲线形。假设把小磁针放在磁铁的磁场中，小磁针受磁场的作用，静止时它的两极指向确定的方向。磁感线不真实存在，它是人们假想出来的曲线，方向由北极出发指向南极，磁铁内部有南极指向北极。
3.6 地磁场
我们居住的地球就是一个巨大的磁体，它和正常的磁体一样有着两个磁极分别是N极和S极。但是他和我们所说的地理南极和北极是有所区别的，因为地磁场的南极、北极和地理的南极、北极正好相反。其实人们在很早之前就对地磁场有所了解，只不过那时对地磁场没有具体的了解，那时的科技水平所限导致人们不能够对磁场进行深度的了解。在中国的历史上曾出现以为非常了不起的科学家它的名字叫做沈括。正是这位科学家第一个发现了磁偏角，这种现象产生的原因是由于地球的磁极产生的地磁线与地理的两极之间的经线不同一平行线上。也正是这个原因古人藉此发明的指南针，为人类的发展做出了巨大的贡献。但是对磁偏角进行系统的理论和证明是英国的科学家，这位科学家不但进行了具体的理论分析还提供了很多依据，更是用实验证明了磁偏角的存在。这个实验的原理也很简单，假设地球是个磁体那么其一定会产生磁场，在这个磁场中的磁体都会受到里的作用，而这个磁体就是许多的小磁针，在比较地球的经线和子午线就很容易的得到了磁偏角。
地磁场在整个生态系统中也有着重大的作用，在动物进行迁移的时候他就是为它们指引方向的导航仪。有些人都知道燕窝，那肯定知道燕子，燕子就是第
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迁移类的动物。它们会随着环境的变化进行群体迁移，在他们迁移的过程中就是根据地磁场地磁场信号来判别方向的，进而顺利的到达目的地。我们地球不是宇宙中唯一的行星，它是围绕着太阳转。因此地磁场不论是因为自身原因还是外界因素都是在不断变化的，期变化形式分为两种。第一种变化就是外界因素导致的，由于太阳活动产生的太阳粒子辐射，地球的地核运动都能干扰地磁场，这对科学的发展以及地理的研究都有很大的价值。
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第4章 系统电路的设计
4.1 主控制器电路模块
本次设计中采用了高速51内核MCU，具体型号为DS89C450，高速8051架构，每个机器周期一个时钟，最高频率33MHz，单周期指令30ns，双数据指针，支持四种页面存储器访问模式。片内64KB闪存，在应用编程，可通过串口实现在系统编程，MOVX可访问的1KB SRAM。与8051系列端口兼容，四路双向，8位I/O端口，三个16位定时器，256字节暂存RAM。支持电源管理模式，可编程的时钟分频器，自动的硬件和软件退出低功耗。外设特性：两路全双工串口、可编程看门狗定时器、13个中断源、五级中断优先级、电源失效复位、电源失效早期预警中断和可降低EMI。与51单片机相比,DS89C450还具有一些增强的功能。 DS89C450的引脚分配如图4.1所示。例如，DS89C450的P2口的某些位可以配置成特殊功能来使用，像P20，P21，P22可以配置成SPI总线接口。SPI接口可以配置成主模式，配置方法可参照表4-1。
表4-1 SPI接口配置
端口 增强功能
P20
P21
SS（从模式选择输入）接高电平
MOSI（主模式数据输出从模式数据输入）
MISO（主模式数据输入从模式数据输出）
P22 SCK（主时钟输出从时钟输入）
由表4-1可知，主/从模式的选取是直接通过接高电平来决定，低电平为从模式，高电平为主模式。在本设计中选择主模式，P2口的0到2口作为SPI接口使用，与前端的磁场强度采集模块相连。
液晶模块的接口主要接在P0口各P2口上，P0口用来传输数据和地址，P2口用来控制液晶模块的工作情况。
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按键键盘和实时时钟模块的接口主要接在P1上，实时时钟模块采用了IIC总线接口，接到P1口的1和2脚。1脚用来传输时钟信号，2脚用来传输数据信号。P1口剩下的3到8脚供按键键盘输入使用。
整个系统的控制部分主要完成对指南针模块数据的读取和处理并将数据的处理结果通过控制人机界面显示出来，同时监控键盘的输入以便完成系统功能设定等操作。
整个系统中各个模块对微控制器的端口占用比较少，指南针模块的接口采用了SPI总线的形式。LCD是系统中比较繁忙的器件之一，其接口采用了并口模式可以提高数据的传输速率，保证了液晶显示屏的及时刷新。
DS89C450微控制器内部自带2个通用串行口直接引出即可用，由于系统需要和上位机（本系统中为PC机）进行数据通信，接口电
平需要转换使其满足RS-232标准。
控制部分电路如图 4.1所示，其中包含了微控制器、LCD接口电路、端口上拉电阻、系统时钟电路和指南针模块接口电路。
图 4.1 系统控制电路
整个微控制系统中采用了无源晶振的形式发生MCU所需要的时钟信号。具体电路如图4.2所示。时钟电路中的两个电容用作补偿，使得晶振更容易起振，频率更加稳定。系统的复位采用了上电复的形式，上电过程中微控制器复位引脚保证10ms以上的高电平就能可靠地将微控制器复位。时钟信号也是这个最小系统的主要部分了，他可以提供精准的时钟频率，响应速度更快，时间变短了很多位我们的设计精准度提供了很好的时序电路。晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定，精确的单频振荡。在通第
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常工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。高级的精度更高。有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率，称为压控振荡器
图4.2 晶振和复位电路
4.2 串口通信电路模块
串口通讯对单片机而言意义重大，不但可以实现将单片机的数据传输到计算机端，而且也能实现计算机对单片机的控制。由于其所需电缆线少，接线简单，所以在较远距离传输中，得到了广泛的运用。
串行通信可分为两种类型，一种是同步通信，另一种是异步通信。采用同步通信时，将所有字符组成一个组，这样，字符可以一个接一个地传输，但是，在每组信息的开始要加上同步字符，在没有信息要传输时，填上空字符，因为同步传输不允许有空隙。采用异步通信时，两个字符之间的传输间隔是任意的，所以，每个字符的前后都要用一些数据位来作为分隔位。
在本次设计任务中采用了串口作为系统与外界的通信接口，串口通讯对单片机而言意义重大,不但可以实现将单片机的数据传输到计算机端,而且也能实现计算机对单片机的控制。通信部分电路图4.3所示。
图 4.3 串口通信电路
由于单片机的TTL电平和RS-232协议的电平不同，需要MAX232进行电平的转换。因此本次设计中还充分利用了串口的DTS信号作为单片机串口编程第
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功能使能信号。整个通过串口DTR引脚控制在系统编程。电路如图4.4所示。
图4.4 串口逻辑电路
由于DS89C450提供在系统编程，可以很方便的通过串口对单片机内部的FLASH进行刷新。由于DS89C450进入在系统编程需要几个条件：
（1）复位引脚电平为高；
（2）EA引脚为低电平；
（3）PSEN 引脚为低电平
4.3 指南针和接口电路模块
本次设计中采用了FAD_DCM_SPI指南针模块。该模块采用的正是PNI11096和SEN-R65传感器组合的设计方案。
在整个PNI11096信号处理电路中包含了3个主要的部分：
（1）前端信号处理：
由于地磁场非常的微弱，使用SEN-R65传感器转换后其信号也是非常的微弱。那么需要在信号采集前端加入信号放大和滤波整形电路，这样使得A/D能够准确测量当前磁场大小。
（2）A/D转换电路：
这部分主要完成对SEN-R65磁阻传感器输出的模拟信号进行A/D转换。
（3）数据接口电路：
这部分组要完成对A/D转换后得到的数据进行格式封装，并在上位MCU的控制下进行数据传输。
整个PNI11096和传感器的连接电路如图4.5所示。该芯片内部集成了3轴传感器驱动电路，可以测量X，Y，Z三轴的磁场强度，Z轴的磁场强度可以用来校正水平面，使得X，Y轴的测量更为的精确。所以说这个芯片对于本设计第
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还是很有帮助的。
图4.5 PNI11096传感器原理图
为了模块化，所以该模块把PNI11096芯片的输出信号经过处理后封装成特定的数据报文格式通过SPI总线形式对外提供。经过模块封装的数据格式如表4-2所示。
表4-2 指南针模块数据包格式
bit10
ACK
bit 3 ~ bit 9
数据
bit 2
ACK
bit 1
地址
角度数据范围：十六进制（0x00～0x167），转换成十进制为（0～359）。
SPI总线系统是一种同步串行外设接口，它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。该接口一般使用4条线：串行时钟线（SCK）、主机输入/从机输出数据线MISO、主机输出/从机输入数据线MOST和低电平有效的从机选择线SS(有的SPI接口芯片带有中断信号线INT或INT、有的SPI接口芯片没有主机输出/从机输入数据线MOSI)。
SPI 总线是Motorola公司推出的三线同步接口，同步串行3线方式进行通信：一条时钟线SCK，一条数据输入线MOSI，一条数据输出线MISO，用于 CPU与各种外围器件进行全双工、同步串行通讯。SPI有许多的优点，我们可以根据它的优点和特性进行合理的选择，给予客户最大的便利这可谓量身定做，具体可以分为以下几点：可以同时发出和接收串行数据；可以当作主机或从机工作;提供频率可编程时钟；发送结束与中断标志；写冲突保护；总线竞争保护等。由于SPI系统总线一共只需3～4位数据线和控制即可实现与具有SPI总线接口功能的各种I/O器件进行接口，而扩展并行总线则需要8根数据线、8～16位地址线、2～3位控制线，因此，采用SPI总线接口可以简化电路设计，节省很多常规电路中的接口器件和I/O口线，提高设计的可靠性。SPI总线的时序如图第
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4.6所示。
图4.6 SPI总线的时序
4.4 实时时钟电路模块
系统采用了PCF8583实时时钟芯片为系统提供实时时钟。PCF8583是一款基于静态CMOS RAM的实时时钟芯片，该芯片采用了I2C总线接口。
整个PCF8583的操作都是基于其内建的CMOS RAM，通过对其不同地址的RAM的操作可以实现不同的功能。其内部的256字节的RAM区域被分为了几个功能区以完成不同的操作。由于本次使用的DS89C450内部没有I2C控制器，所以直接使用了芯片的I/O口模拟了I2C时序。整个时钟部分电路如图4.7所示。
图4.7 实时时钟电路
PCF8583采用了I2C总线的形式与外界传输数据。I2C(Inter－Integrated
Circuit)总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。是近年来微电子通信控制领域广泛采用的一种新型总线标准，它是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方便简化，器件封装形式小，通信速率较高等优点。在主从通信中，可以有多个I2C总线器件同时接到第
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I2C总线上，所有I2C兼容的器件都具有标准的接口，通过地址来识别通信对象，使它们可以经由I2C总线互相直接通信。
其时序结构如图4.8所示。
图4.8 IC总线时序
24.5 液晶显示电路模块
本次设计采用了160×128点阵的单色液晶显示屏（LCD）作为系统的显示界面，具体的型号为PG160128，该LCM采用了T6963C控制芯片作为显示控制核心。微控制器只需要对T6963C芯片进行操作便可以完成对LCD屏的相关操作，使用非常方便。
整个LCM中T6963C负责对LCD行列驱动芯片T6A40和T6A39进行控制。微控制器只需要按照T6963给定的指令格式进行相应的操作即可。T6963提供10种控制命令。
4.6 按键输入电路模块
系统采用了5键输入以实现系统功能的设定，如系统时间的调整和菜单的选择。由于系统中的其他模块对微控制器的端口占用较少还有很多没有使用的端口，键盘连接上直接采用了每个按键占用一个端口的形式，电路的中的几个电阻属于上拉电阻，保证在没有输入的情况下端口电平稳定为高，同时也可以达到省电的目的。键盘的读取采用扫描的形式，当检测到有按键按下时，消抖动后进行键值判断。以上是系统各个硬件部分的阐述，以下是整个系统的总电路。系统总电路中包含了系统主控制电路、指南针模块、实时时钟、通信电路及其逻辑控制电路，扩展接口和相关辅助电路。在进行系统PCB的器件方位布置和走线时，特别注意了通信电路和信号采集电路的隔离。LCD部的干扰比较大在进行器件放置时，将容易受到干扰的器件排布到其他区域，并采取一定的隔离措施。
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第5章 系统程序的设计
5.1程序设计思路与功能描述
5.1.1 主监控程序
整个监控系统中各个模块间存在一定的先后顺序且程序模块数量较少，为了减少系统的程序量，设计过程中系统的监控程序采用了传统的前后台方式。整个监控程序主要由指南针模块驱动、液晶显示驱动、实时时钟驱动和串口驱动组成。整个系统监控程序流程如图所示。
图5.1系统监控程序流程
当系统上电后，最先执行的就是对系统各个部件进行初始化的代码，其中主要包括对系统内部定时器、实时时钟、LCD驱动、指南针模块以及对系统通信串口的初始化。系统初始化完成时对指南针模块进行读取，此时指南针模块将根据ADJUST端口的电平状态判定是否需要校正指南针，其后将得到的数据第
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上传至微控制器，微控制器根据得到的数据驱动LCD进行相应的显示，随后微控制器将对系统键盘端口进行扫描，并根据扫描得到的键值进行相应的处理。前后台式的监控系统结构简单，但是其实时性较差。系统中由于各个程序之间相互关联，且对实时性要求不是很高，前后台能够满足其要求。
5.1.2 实时时钟驱动
实时时钟为整个系统的运行提供实时数据。本次设计采用的PCF8583实时时钟芯片采用的I2C接口，对它的所有操作直接通过对其内部线性的CMOS
RAM区进行操作即可即对PCF8583的操作主要是通过I2C通过I2C总线对其内部RAM进行读写。整个驱动流程如图5.2所示。
图5.2 PCF8583驱动流程
5.2 测试结果
在测试过程中，移动指南针模块到不同的方向都能较为正确的将测量到的方向信息形象地显示在LCD液晶屏上。由于接入了实时实钟模块，在LCD液晶屏上也能正确的显示当前的日期和时间。同时，通过键盘成功的调节了日期和时第
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间，也能控制电子指南针进行实际的操作。通过串口也能将测量到的方向数据上传到上位机PC上。但是焊接技术不是非常的过硬，导致系统的稳性和抗干扰能力不是很好，同时实际测量到的方向角度总是有1到2度的误差。
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第6章 结束语
本设计是在孙颖导师的指导下完成的，孙颖老师对我们非常的关心，时时刻刻督促着我们的设计，甚至有的时候她占用自己的休息时间来给我们授业解惑。可以这样说，我的设计里面含着老师的心血，他这样的无私奉献精神正式我们要学习的，不管以后我们在什么岗位，是做什么的我都会谨记老师对我的关心和照顾，会把他那种无私的精神发扬出去。在老师和同学的帮助下我的设计里成了一个月的时间才得以完成。本文的设计主要的核心部分有三个分别是主控制芯片构成最小系统、磁场的检测装置、液晶显示部分。通过查找大量的资料我懂得了电路的基本原理，前期的工作量还是非常的大的。我从了解我这个设计到熟知的过程就花了将近两周的时间，然后经过对比和在老师的指导意见下我初步确定了设计的所有那内容。定稿之后我就开始设计电路原理图了，首先我进行了系统的模块分析，然后经过分离和论证把初步的原理图勾勒了出来。下一步就是芯片和其他器件的选型了，选型也是和复杂的一件事，因为你要为整个电路进行参数处理社么适合什么不适合都是很有讲究的，有些参数不是随便定的。最后就是画电路图和论文的你写了，论文的拟写都不是问题了，对于我来收是很简单的一件事了，最然我苦恼的就是画电路图了，也为画原理图的AD软件我真的不会用，没办法只好自己学了，我在网上下载了很多AD的学习教程，皇天不负有心人，经过我几夜没睡好的吃苦耐劳精神我终于学会了这款软件，并完美的画出了自己心仪的电路图，真的我每次看自己花的电路图都有一种成就感，看的自己都赏心悦目。在硬件上，有些芯片的性能不是很了解，到网上又找不到相应的芯片资料，只能自己慢慢地摸索。也正是这样的一个过程，使我对芯片更加地了解，原理更加的明白，进一步的巩固了我的专业知识。在整个研究开发的过程中，我始终保持着认真，仔细的态度，不断提高自己的硬件系统设计各软件设计的能力。但因为个人在知识面和能力方面还有限，再加上条件的限制，我所完成的不是很完美，电子指南针的采样精度和抗干扰能力等各项技术指标的提高、诸多功能的完善还需要进一步的研究和开发，此外在完成基本功能的基础上，还需要努力提高软件的效率、硬件系统的稳定性、进一步降低系统功耗等。
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致谢
我的论文是在孙颖老师的悉心指导下完成的，如果没有孙颖老师的指导，我的论文是不可能完成的。孙老师严谨的治学态度、对科研工作的执着追求、谦逊和蔼的风范对我产生的影响，使我受益匪浅。孙老师在日常工作和生活中的为人师表、坦诚豁达，在研究工作中的缜密细致、精益求精，在学术上的独到见解以及对新知识的敏锐的洞察力，都给我留下了深刻的影响，他的热情鼓舞和谆谆教诲，我将永远铭记于心。在写论文的过程中，系里的领导和老师为我们提供实验设备和计算机，为了我们能顺利完成论文，他们不辞辛苦，忙前忙后，在此我对他们表示深深的谢意。还有一点不得不提，就是我要感谢我的室友，他们给予了生活上的很多帮助，当然最重要的我还要感谢我的学校，是他提供给我们学习的机会和环境，让我们嫩在今后的生活中立足，在工作中立足，在社会上立足。写毕业论文是再一次系统学习的过程，毕业论文的完成，同样也意味着新的学习和生活的开始，我将永远铭记自己曾是长春大学电子信息工程学院的一名学子，我为我的母校而感到骄傲和自豪。同时也让我懂得，你永远不可能一个人奋斗，难免要遇到这样或那样的问题，有的事情必须要大家一起做才会有结果，友谊也会因此变得深刻，这对刚要步入社会的人来说格外重要。在此还得感谢学校为我提供了这么好的平台，不仅仅是知识上的学习积累，更重要的还是身心的成长。在各科老师的悉心教导下，才让我有了一定的知识基础，为此论文的完成奠定了基础。最后感谢审稿老师和各位评委们，也感谢家人的支持和理解，在毕业后的日子里我会乘风破浪勇往直前。
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[12]樊昌信 曹丽娜. 通信原理--6版.北京.国防工业出版社.2010年7月 426～430
[13]常玉燕,吕光译.日本电子电路精选[M].北京:电子工业出版社.1990.
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sensor[J].Sensors andActuators A:Physical , 2005,118 :278284.
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[20]KMZ52 magnetic Field Sensor Data Sheet 2000
[13] Phadke onized Phasor Measurements in Power System[J].IEEE Computer
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附录
附录1.原理图
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附录2.程序清单
/*****************************************
模块名称:测试主程序
******************************************/
#include
#include
#include
#include "DriverT6963.h" /* T6963驱动库 */
#include "DataBase.h"
#include "PCF8583.h"
#include "UART.h"
unsigned char GblCnt = 0;
unsigned char T0IRQCNT = 0;
unsigned char oldtempx, oldtempy;
unsigned int Angle;
unsigned char keyflag = 0;
extern unsigned char COMBUF[10]; /* 定义接收缓冲区*/
unsigned char COMCNT=0;
/***************************************
**函数名称：delay()
**函数功能：软件延迟
**入口参数：延迟时间倍数
**出口参数：无
**具体资源：无
**调用程序：无
**备 注：延时不精确
****************************************/
void delay(unsigned int time)
{
unsigned int i,j;
for (i=0; i for (j=0; j<1700; j++){;} } } 第 27 页 共 37 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 长 春 大 学 毕业设计（论文）纸 /*************************************** **函数名称：DisCurTime() **函数功能：在指定位置显示实时芯片内的时间 **入口参数：显示位置x, y坐标 **出口参数：无 **具体资源：无 **调用程序：ReadPCF8583(), DisStr() void DisCurTime(unsigned char x, unsigned char y) { unsigned char time[3]; unsigned char dispBuff[9]; ReadPCF8583(0x02, 3, time); ****************************************/ dispBuff[8] = '0'; /* 在数组最后单元放入标识符以便判断内容结束 */ dispBuff[7] = (time[0] & 0x0f) + '0'; /* 提取秒个位 */ } /*************************************** **函数名称：DisCurDate() **函数功能：在指定位置显示实时芯片内的日期 **入口参数：显示位置x, y坐标 **出口参数：无 **具体资源：无 **调用程序：ReadPCF8583(), DisStr() *****************************************/ void DisCurDate(unsigned char x, unsigned char y) { unsigned char Date[2]; dispBuff[6] = (time[0] >> 4) + '0'; /* 提取秒十位 */ dispBuff[5] = ':'; dispBuff[4] = (time[1] & 0x0f) + '0'; /* 提取分个位 */ dispBuff[3] = (time[1] >> 4) + '0'; /* 提取分十位 */ dispBuff[2] = ':'; dispBuff[1] = (time[2] & 0x0f) + '0'; /* 提取时个位 */ dispBuff[0] = ((time[2] >> 4) & 0x03) + '0'; /* 提取时十位 */ DispStr(y*20+x, dispBuff); 第 28 页 共 37 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 长 春 大 学 毕业设计（论文）纸 unsigned char DisBuf[11]; ReadPCF8583(0x05, 2, Date); /* 获取PCF8583的日期 */ DisBuf[4] = (Date[0] & 0x0f) + '0'; /* 提取日个位 */ DisBuf[3] = ((Date[0] >> 4) & 0x03) + '0'; /* 提取日十位 */ DisBuf[2] = '/'; DisBuf[1] = (Date[1] & 0x0f) + '0'; /* 提取月个位 */ DisBuf[0] = ((Date[1] >> 4) & 0x01) + '0'; /* 提取月十位*/ DisBuf[5] = '/'; DisBuf[6] = '2'; DisBuf[7] = '0'; DisBuf[8] = '0'; DisBuf[9] = '8'; DisBuf[10]= '0'; /* 在数组最后单元放入标识符以便判断内容结束*/ DispStr(y*20+x, DisBuf); } /****************************************** **函数名称：DisClock() **函数功能：绘制钟面 **入口参数：显示位置 **出口参数：无 **具体资源：无 **调用程序：Circle(), Line(), WriteEN(), EasyCH() *******************************************/ void DrawClock(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char r) { Circle(x, y, r); Line(x, y-r, x, y-r+5, 0); /* 绘制0点处竖线 */ Line(x, y+r, x, y+r-5, 0); /* 绘制6点处竖线 */ Line(x-r, y, x-r+5, y, 0); /* 绘制9点处竖线 */ Line(x+r, y, x+r-5, y, 0); /* 绘制3点处竖线 */ WriteEN(198,'E'); WriteEN(273,'S'); WriteEN(189,'W'); WriteEN(93,'N'); EasyCH(3, 1, fang); EasyCH(3, 2, wei); 第 29 页 共 37 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 长 春 大 学 毕业设计（论文）纸 } /***************************************** **函数名称：GraphicTest() **函数功能：显示子函数测试程序 **入口参数：无 **出口参数：无 **具体资源：无 **调用程序：显示子函数 ******************************************/ void GraphicTest(void) { Circle(80, 63, 60); } /****************************************** **函数名称：DisMain() **函数功能：主显示界面 **入口参数：显示位置 **出口参数：无 **具体资源：无 **调用程序：无 **备 注：仅用作测试使用 **********************************************/ void DisMain(void) { Rectangle(0, 22, 159, 127, 0); DrawClock(113, 70, 45); Line(0, 115, 159, 115, 0); Line(64, 22, 64, 115, 0); } Rectangle(0, 0, 159, 127, 0); Triangle(0, 0, 20, 30, 120, 50); Line(0, 0, 159, 127, 0); Line(0, 127, 159, 0, 1); 第 30 页 共 37 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 长 春 大 学 毕业设计（论文）纸 /*********************************************** **函数名称：DisCurDirc() **函数功能：显示当前方位指针 **入口参数：显示角度 **出口参数：无 **具体资源：无 **调用程序：WriteEN(), Line() *************************************************/ void DisCurDirc(unsigned int Dir) { unsigned char tempx, tempy; unsigned char Dir1, Dir2, Dir3; Dir1 = Dir/100 +'0'; /* 提取其各位*/ Dir2 = (Dir%100)/10 + '0'; Dir3 = (Dir%100)%10 + '0'; WriteEN(122, Dir1); WriteEN(123, Dir2); WriteEN(124, Dir3); Dir = Dir/3; /* 不满3的倍数的按3的倍数算 */ tempx = DirTbl[(Dir<<1)]; tempy = DirTbl[((Dir<<1)+1)]; LineClr(113, 70, oldtempx, oldtempy); Line(113, 70, tempx, tempy, 0); oldtempx = tempx; oldtempy = tempy; } /************************************************• **函数名称：SendAngle() **函数功能：向串口送当前角度值 **入口参数：当前角度 **出口参数：无 **具体资源：无 **调用程序：UartSendStr(), UartSendByte() 第 31 页 共 37 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 长 春 大 学 毕业设计（论文）纸 **************************************************/ void SendAngle(unsigned int Dir) { unsigned char Dir1, Dir2, Dir3; unsigned char Str[] = "Current angle = 360 degree !"; Dir1 = Dir/100 +'0'; /* 提取其各位 */ Dir2 = (Dir%100)/10 + '0'; Dir3 = (Dir%100)%10 + '0'; sprintf(Str, "Current angle = %c%c%c degree !", Dir1,Dir2,Dir3); UartSendStr(Str); UartSendByte(0x0d); UartSendByte(0x0a); } /**************************************************• **函数名称：INT0IRQ () **函数功能：获取键值 **入口参数：无 **出口参数：无 **具体资源：无 **调用程序：无 ***************************************************/ INT0IRQ (void) interrupt 0 { unsigned char keytmp; EA = 0; delay(10); keytmp = (P1 & 0xf8); /* 保留高5位 */ if (keytmp == 0xf8) { /* 抖动 */ EA = 1; }else { switch (keytmp) { /* Key1 */ case 0x78 : keyflag = 1; break; /* Key2 */ 第 32 页 共 37 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 长 春 大 学 毕业设计（论文）纸 case 0xb8 : break; /* Key3 */ case 0xd8 : break; /* Key4 */ case 0xe8 : break; /* Key5 */ case 0xf0 : break; default : break; } EA = 1; } } /************************************************* **函数名称：T0IRQ () **函数功能：定时器0中断服务程序 **入口参数：无 **出口参数：无 **具体资源：无 **调用程序：无 **************************************************/ T0IRQ (void) interrupt 1 { EA = 0; TR0 = 0; T0IRQCNT++; TR0 = 1; EA = 1; } /************************************************* **函数名称：GetAngle() **函数功能：获取方向角度 **入口参数：无 **出口参数：无 **具体资源：无 **调用程序：无 第 33 页 共 37 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 长 春 大 学 毕业设计（论文）纸 ***************************************************/ void GetAngle(void) { unsigned char Dir1, Dir2, Dir3; Dir1 = COMBUF[0] - '0'; if (Dir1 > 3) { }else { Dir2 = COMBUF[1] - '0'; Dir3 = COMBUF[2] - '0'; Angle = Dir1 * 100 + Dir2 * 10 + Dir3; } } /****************************************************• **函数名称： main（） **函数功能：主测试函数 **入口参数：无 **出口参数：无 **具体资源：无 **调用程序：无 *****************************************************/ void main(void) { InitScreen(); InitCOM(); DisMain(); EX0 = 1; /* 外部中断0开*/ IT0 = 1; /* 外部中断0为边沿触发*/ DisCurDate(0, 15); /* 显示系统日期 */ Angle = 1; while(1) { 第 34 页 共 37 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 长 春 大 学 毕业设计（论文）纸 GetAngle(); if (T0IRQCNT == 5) { DisCurDirc(Angle); } DisCurTime(11, 15); /* 显示系统时间 */ switch (keyflag) { case 1 : SendAngle(Angle); keyflag = 0; break; default : break; } } } /************************************************ **函数名称：InitCOM **函数功能：串口初始化函数 **入口参数: BpsLvl: 波特率等级1=600bps,5=9600bps,8=57600bps **出口参数：无 **具体资源：无 **调用程序：无 **备 注：在系统时钟为晶振为22.1184M 方式1 波特率600－57600 ***********************************************/ void InitCOM(void) //串口初始化函数 { TMOD = 0X21; SCON = 0X50; PCON = 0X80; TH0 = 0X01; //设置T1为模式2，8位自动重装,T0为模式1。 //设置串口为模式1,SM2=0,REN=1。 //设置波特率为 9600B/S。 TL0 = 0X01; TH1 = -22118400L/12/32/4800; TL1 = -22118400L/12/32/4800; ET0 = 1; //开串口中断，以便接收主机数据。 ES = 1; TR0 = 1; TR1 = 1; 第 35 页 共 37 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 长 春 大 学 毕业设计（论文）纸 } /****************************************** **函数名称：UartSendUart **函数功能：通过串口发送 **入口参数：要发送的一字节数据 **出口参数：无 **具体资源：无 **调用程序：无 ******************************************/ void UartSendByte(unsigned char dat) //串口发送函数 { } /****************************************** **函数名称：UartSendStr **函数功能：通过串口发送一串字符 **入口参数：要发送的字符串 **出口参数：无 **具体资源：无 **调用程序：无 ******************************************/ void UartSendStr(unsigned char *pStr) //串口发送函数 { while ((*pStr) != '0') { UartSendByte(*pStr); pStr++; } } /****************************************** **函数名称：COM_IRQ **函数功能：串口接收中断处理函数 **入口参数：显示位置 **出口参数：无 **具体资源：无 SBUF = dat; while (TI != 1) { }; EA = 1; 第 36 页 共 37 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 长 春 大 学 毕业设计（论文）纸 **调用程序：无 ******************************************/ COM_IRQ(void) interrupt 4 { if (RI == 1) { /* 处理接收中断 */ RI=0; /* 清除中断标志位 */ if (SBUF != 0x0d) { UartSendByte(SBUF); COMBUF[COMCNT] = SBUF; COMCNT++; }else { UartSendByte(0x0d); UartSendByte(0x0a); COMCNT = 0; } }else if (TI == 1) { } } TI=0; 第 37 页 共 37 页
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