基于单片机的二维高精度液晶显示电子指南针

灰太狼 2024-04-01 09:54 38阅读 0赞

目 录  
论文总页数：18页  
1 引言 1  
1.1 课题背景 1  
1.2 国内外研究现状 1  
1.3 本课题研究的意义 1  
2 系统框图及原理 1  
3 磁场信号采集和处理 2  
3.1 磁阻传感器 3  
3.2 磁场测量ASIC 3  
4 系统硬件 5  
4.1系统控制器 5  
4.1.1 控制器内部结构 5  
4.1.2 控制器存储结构 5  
4.1.3 控制器具体电路 6  
4.2 系统扩展电路 7  
4.2.1通信电路 8  
4.2.2 指南针模块接口电路 8  
4.2.3 实时时钟电路 9  
4.2.4 液晶显示电路 10  
4.2.5系统输入电路 11  
5 系统软件 13  
5.1 主监控程序 13  
5.2 实时时钟驱动 13  
5.3 人机界面驱动 14  
5.3.1 液晶模块驱动 14  
5.3.2 键盘驱动 14  
5.4 指南针模块驱动 14  
结 论 15  
参考文献 16  
致 谢 17  
本课题研究的意义  
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。电子指南针系统是一个典型的单片机系统，了解其工作原理及其信号处理流程有利于研究更加复杂的嵌入式系统，特别是系统中来自国外的磁传感器及其信号的采集芯片更是有利于研究磁场传感器的实现机理，以便将其更加广泛的应用。  
2 系统框图及原理  
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、人机界面以及系统电源几个部分组成，系统结构如图2.1所示。  
![在这里插入图片描述][488d91e6ae53415292e49dfc72fe9697.png]

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，然后通过芯片内部的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，本文转载自http://www.biyezuopin.vip/onews.asp?id=12673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。

/******************************************************************************************************************************
    ***模块名称： 测试主程序                                                                                                    ***
    ***模块功能：                                                                                                               ***																				                       
    ***作    者： METAL MAX,CUIT(liyangbbs@126.com)                                                                             ***
    ***调用方式：                                                                                                               ***
    ***日    志： 日期             版本                     修改人                               记录                           ***
    ***           06/10/2008       V1.01                    METALMAX                       总体组合测试通过                     ***
    ***备    注：                                                                                                               ***
    *****************************************************************************************************************************/
    #include <reg52.h>
    #include <stdio.h>
    #include <math.h>                                                       /* T6963驱动库                                      */
    #include "DriverT6963.h"
    #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];
    /******************************************************************************************************************************
    **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<time; i++) {
        
         for (j=0; j<1700; j++){
        ;}
       }
    }
    
    
    /******************************************************************************************************************************
    **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()                                                                                          **
    **备    注：                                                                                                                 **
    ******************************************************************************************************************************/
    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                                       */
    	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);
    }
    
    /******************************************************************************************************************************
    **函数名称：显示日期                                                                                                         **
    **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()                                                                                          **
    **备    注：                                                                                                                 **
    ******************************************************************************************************************************/
    void DisCurDate(unsigned char x, unsigned char y)
    {
        
        unsigned char Date[2];
    	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()                                                                            **
    **备    注：                                                                                                                 **
    ******************************************************************************************************************************/
    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);
    }
    
    
    /******************************************************************************************************************************
    **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                                                                                                       **
    **备    注：                                                                                                                 **
    ******************************************************************************************************************************/
    void GraphicTest(void)
    {
        
      	Circle(80, 63, 60);
    	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);
    }
    
    /******************************************************************************************************************************
    **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);
    }
    
    
    /******************************************************************************************
    ***********************************/
    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()                                                                                    **
    **备    注：                                                                                                                 **
    ******************************************************************************************************************************/
    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：外部中断0 ISR                                                                                                    **
    **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                                                                                                               **
    **备    注：                                                                                                                 **
    ******************************************************************************************************************************/
    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                                             */
                case 0xb8 : break;                                          /* Key3                                             */
                case 0xd8 : break;                                          /* Key4                                             */
                case 0xe8 : break;                                          /* Key5                                             */
                case 0xf0 : break;
                default : break;
            }
        EA = 1;
        }
    }
    
    
    
    /******************************************************************************************************************************
    **函数名称：定时器0 ISR                                                                                                      **
    **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                                                                                                               **
    **备    注：                                                                                                                 **
    ******************************************************************************************************************************/
    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                                                                                                               **
    **备    注：                                                                                                                 **
    ******************************************************************************************************************************/
    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：主测试函数                                                                                                       **
    **函数功能：                                                                                                                 **   
    **入口参数：无                                                                                                               **
    **出口参数：无                                                                                                               **
    **具体资源：无                                                                                                               **
    **调用程序：无                                                                                                               **
    **备    注：                                                                                                                 **
    ******************************************************************************************************************************/
    
    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)
    	{
        
            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;
            }                                               
        }
    }

![在这里插入图片描述][e43aa6c98fcf498f89fae2e936e79018.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][89d1b5cc10bd4e6ab00b3c5b425cd016.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][844559167a4947f681d212ddb666c8e8.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][9fc98d00323b46a8b23363824e1bae06.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][c268a0f8c4b24e5d8e4818d1b0e27279.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][a683d3be38754155a1edb220fe08ab5e.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][aab53ae63b1a48e2ac4851bf0fb41766.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][5a7673739e8140bd8eec655bac2e494a.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][df5b813ea6634ba8bd7e487e32215800.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][c57bcb022fa64a719e20fa2655f4231d.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][57cd8c4e066442fc94043ff28bdd88b5.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][0099a5c0604c420cbb528a78c0856f34.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][5489050d6fff434599656afd5c5c3207.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][e772165b7e86440d8ac7e3e6dd3ce1f4.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][9a954ce04b534f10957f608d4bbec833.png_pic_center]

[488d91e6ae53415292e49dfc72fe9697.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/674fc94d43154196849c3d6fcc2aae5b.png
[e43aa6c98fcf498f89fae2e936e79018.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/f966003e21644784bcf9da1626de3378.png
[89d1b5cc10bd4e6ab00b3c5b425cd016.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/b863fdf8bda94992b9ca7f43edd9aaf3.png
[844559167a4947f681d212ddb666c8e8.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/7d905a3ea4104c1d96e0e6a235899b53.png
[9fc98d00323b46a8b23363824e1bae06.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/a0a2ca1f8acb4c96bec7532c0102c3d3.png
[c268a0f8c4b24e5d8e4818d1b0e27279.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/7182db2df1874aa88abccab55afe2b49.png
[a683d3be38754155a1edb220fe08ab5e.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/bfb59e9d39364c6aafeae9552edf3d57.png
[aab53ae63b1a48e2ac4851bf0fb41766.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/ef6d4e33cda74d348af618504a66e5e6.png
[5a7673739e8140bd8eec655bac2e494a.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/897beee7394346de8cf55b2aeb243950.png
[df5b813ea6634ba8bd7e487e32215800.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/681152b39efb49679e4d4bc3a29ef11a.png
[c57bcb022fa64a719e20fa2655f4231d.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/ca0bd7a2e8dd4ea69841ef2ceef097d5.png
[57cd8c4e066442fc94043ff28bdd88b5.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/f05bb8caa61b4d05bc9efda5d5effa1a.png
[0099a5c0604c420cbb528a78c0856f34.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/7df4460db00643788838ac0f591c1b86.png
[5489050d6fff434599656afd5c5c3207.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/d75a5ed80e0c4395b618bb51c9b50ede.png
[e772165b7e86440d8ac7e3e6dd3ce1f4.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/e13bf76fc8924d53ab2aeb250b0f1301.png
[9a954ce04b534f10957f608d4bbec833.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/3c0118109b9c4f64b5a0a6f92a128697.png