电子指南针的设计开题报告

1. 研究目的与意义

中国古代的四大发明对人类发展起着源远流长的影响，尤其是指南针更是为全世界众所共知。指南针是历代劳动人民在不断地实践学习中对物体磁性认知程度的积累成果。生产劳动人民发掘铁磁矿后慢慢了解到磁石本身的性质。人们从一开始发现磁石可以吸引铁后，又发现了磁铁具有指向性。在反反复复实验和研究之下,指南针终于被发明出来。指南针是一构造简单、方便携带的仪器，也被称作指北针。

“司南”是出现的最早的指南针，由天然的磁石制作而成。它是指南针的始祖，是最早出现用以指明方向的一种仪具。司南的形状像一把汤勺，底部是圆形，可以保持平衡，并在摩擦力较小的平稳平台上任意转动方向。在平滑的平面保持静止时，司南的勺柄会自动的指向南方。但最初的司南有着许多不足之处，古代天然磁石数量较少。并且由于磁石性质，天然磁铁的磁性并不稳定。在加工打磨雕琢时容易失磁，所以匠人制作的司南磁性较弱。在实际使用中，磁勺与地盘接触处需要保持光滑平稳的环境。否则因为巨大的摩擦阻力难以自由转动方向，无法进行指南，从而失去原本作用。并且因为司南体积较大，重量较重，携带很不方便，也没有被广泛地被应用，只是简单应用到重要的领域中。

指南针在人类文明与科技发展史中的作用不容忽视，为世界进程贡献巨大力量。最初指南针被用于风水、祭祀、军事等方面活动的定位。指南针也成为航海史中最重要的发明。后来常被欧洲人运用于航海、大地测量、旅行及军事等方面，并且具备不可替代的作用。随着世界文明的交流和融合，指南针这项技术也被传入西欧，从而开创了世界航海史的新纪元。同时西欧的航海活动也进一步传播了指南针的使用范围。

2. 研究内容和预期目标

本电子指南针主要包括磁场传感器、a／d转换模块、微处理器、液晶显示模块及系统电源等模块。磁场传感器把磁场信号转化为电信号，电信号经过放大电路，整流电路等处理，送入a/d转换器转化为数字信号，数字信号经过ds89s450主控芯片的处理送入lcd显示.

该电子指南针可以通过lcd显示当前方向与地理北极顺时针角度，可以方便的为大家提供导航服务。

3. 研究的方法与步骤

电子指南针系统以磁阻传感器来测量磁场强度，并将磁场强度信号转换成数字信号。在利用单片机系统处理完成数字信号后，将最终结果显示在液晶屏上。其系统的主要组成模块：前端磁阻传感器模块、磁场测量专用转换芯片模块、单片控制器模块、辅助扩展电路、键盘、显示模块以及系统电源等几个部分。

本次设计的电子指南针，出于实用角度，设计目的在于要求体积小，并且功能完备，因此要求控制器体积小，以便能够在运用过程中实现便携性。51系列单片机具有体积小、编程灵活、外设多样、易于扩展等优点，可以实现多种控制功能，广泛地应用于各种电路控制系统中。要使单片机工作起来,最基本的电路构成由单片机、时钟电路、复位电路等组成。

时钟电路：本系统采用单片机内部方式产生时钟信号，用于外接一个12mhz石英晶体振荡器和2个30pf微调电容来构成稳定的的自激振荡器，其发出的脉冲直接送入内部的时钟电路。复位电路:确定单片机工作的起始状态，来完成单片机的启动过程。单片机系统的复位方式有上电自动复位和手动按键复位。本设计采用手动按键复位。本设计主要流程为hmc5883l将得到的信息送至单片机内进行处理，再转换为液晶显示数据在lcd1602上进行显示。

4. 参考文献

[1] 黄志伟编著. 全国大学生电子设计竞赛系统设计[m]. 北京: 北京航空航天大学出版社, 2006.

[2] 佐藤一朗. 集成运算运算放大器电路设计实用手册[m]. 北京: 北京航空航天大学出版社, 1989.高吉祥.

[3] 余锡存,曹国华.单片机原理及接口技术.西安：西安电子科技大学出版社. 2007.

[4] 高吉祥. 全国大学生电子设计竞赛培训系列教程之基本技能训练与单元电路设计[m].北京：电子工业出版社，2007

5. 计划与进度安排

1.2022年2月25日-2022年3月5日，有针对性的学习课题相关资料，学习相关学科的基础知识，学习实验所需软硬件的相关知识。

2.2022年3月6日-2022年3月20日，设定实验方案，采集实验数据。查阅资料，撰写并提交开题报告。

3.2022年3月21日-2022年4月25日，进一步理论分析，进行实验，开发相关软硬件系统。