基于磁阻式传感器的电子罗盘的设计大学论文.doc

本科毕业论文便携式电子罗盘软件设计与校准学生姓名：学号：学院：机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化（机电一体化）指导教师：2016年5月9日目录引言4第一章.电子罗盘的测量与倾角补偿原理51.1电子罗盘的测量原理51.2倾角补偿原理6第二章电子罗盘的硬件设计与实现72.1系统框架72.2传感器的选择72.3.单片机开发环境8第三章.电子罗盘误差分析与补偿93.1误差来源93.2误差的补偿103.2.1漂移补偿103.2.2椭球化补偿10第四章.校正及其程序设计124.18字型校准124.28字型校准的程序设计124.3倾斜补偿的程序设计与实现134.4滤波算法14第五章.结论与展望15致谢16参考文献17便携式电子罗盘软件设计与校准摘要本设计采用了STM32F103C8T6高速单片机为控制核心，连接了采用IIC总线通讯方式的磁阻传感器HMC5883L集成模块和加速度传感器MMA8452集成模块，通过磁阻传感器测量大地磁场，但是测量的数据仅仅在水平面内有效。在倾斜时侧需要使用加速度计进行补偿。在经过加速度传感器的姿态数据采集后使用单片机进行数据整理、运算，经过加速度计得到的X、Y、Z三轴姿态信息进行分别计算出俯仰角PITCH和横滚角ROLL。磁阻传感器采集的大地磁场的X、Y、Z三轴数据经过单片机进行俯仰角和横滚角的倾斜度补偿。在经过补偿之后，通过SPI连接的OLED显示屏输出磁阻传感器的大地磁场角度信息。关键词：STM32单片机磁阻传感器加速度计电子罗盘ThedesignandcalibrationofportableelectroniccompasssystemAbstractThisdesignadoptsthestm32f103c8t6high-speedmicrocontrollerascontrolcore,connectingtheIICbuscommunicationhmc5883lmagnetoresistivesensorintegratedmoduleandaccelerationsensorMMA8452integratedmodule,bymagnetoresistivesensortomeasurethemagneticfieldoftheearth,butthemeasurementdataonlyinthehorizontalplaneeffectively.Accelerometerisusedtocompensatefortheinclinationoftheside.InafteraccelerationsensorattitudedataacquisitionSCMdataarrangement,calculation,afteraccelerationmeterisobtainedtheX,y,Zthree-axisattitudeinformationarerespectivelytocalculatethepitchingangleofpitchandtransverserollangle,roll.TheX,YandZthreeaxisdataofthemagneticfieldofthemagneticfieldofthemagneticfieldofthemagneticfieldofthemagneticresistancesensorarecarriedoutbythesinglechipmicrocomputertocarryonthepitchangleandrollangleoftherollanglecompensation.Aftercompensation,theearth'smagneticfieldangleinformationoftheOLEDdisplayisconnectedwiththeSPIdisplayscreen.KeywordsSTM32MCU;magnetoresistivesensor;accelerationsensor;electroniccompass引言本课题所使用的电子罗盘属于磁罗盘，它是一种根据大地磁场各个方向的矢量的大小计算出方向的装置。很久很久以前，人们就意识到方向的重要性，并在战国时代发明了指南针，又叫“司南”。早在宋代，人们便发现了地磁偏角。等到大地磁场的有关知识与研究传到欧洲的时候已经到了12世纪。现如今伴随着科技的发展与进步，分析与利用空间里地磁场的分布来辅助定位导航已成为世界上导航与定位的潮流。到了现在，世界上的导航技术发展越来越快，陀螺仪、无线电、GPS等更加先进的技术问世使得罗盘的地位逐渐降低。但是磁阻传感器的问世使得数字式电子罗盘作为一种导航手段重新进入人们的生活。机械式陀螺仪成本很高并