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I摘要本文介绍了用线性霍尔传感器测量小磁铁产生的弱磁场来模拟地磁场实现智能小车地磁定位技术，通过线性霍尔传感器对不同强度、不同方向的磁场的测量对小车行驶方向进行定位。该线性霍尔传感器可显示-1000G~+1000G的磁感应强度变化，适用于弱磁场的测量。AH49E传感器的霍尔部分电路由可调电压，电路电压发生器，线性放大器以及射极跟随器合成，检测到的是磁感应强度，输出的是0到5V的正比电压。STM8S单片机将输入的电压信号经AD转换成数字量显示在12864LCD液晶上，单片机将数字量通过算法处理成与之对应的磁感应强度，根据检测到的磁场强度对小车进行定位。关键词:线性霍尔传感器；单片机STM8S；12864LCD液晶屏；L298NIITitle.ResearchofIntelligentCarPositioningBasedonGeomagneticTechnologyAbstractWiththedevelopmentofscienceandtechnology,highaccuracyofmodulusconversionsystemiswidelyusedinteaching,medical,scientificresearch,andotherprofessionalfield.ThispaperAT89C51microcontrollerandADC0809,suchasdesignAsimpleconversionmoduleanddisplaysystem,withAT89C51single-chipmicrocomputerandmodulusconversionchipADC0809asthecore,mainlyincludingA/Dconversion,dataprocessinganddisplayAfewparts.DesignwithADC0809datasampling,usingAT89C51serialportofsendingandreceivingdata,LEDdigitaldisplayshowspartoftheform.ThroughthedesigncharacteristicsoftheADC0809masterwiththeuseofsinglechipmicrocomputer,andunderstandingofthesinglechipmicrocomputersimulationsoftware.Keywords:STM8S；Singlechip；Conversionmodule；ADC0809；LEDdigitaltubeIII目次1.引言.................................................................11.1国内外地磁定位技术背景.............................................11.2本设计的内容及意义.................................................12.方案的论证和总体设计.................................................22.1总体方案的选择.....................................................22.2方案总体的设计阐述.................................................23.系统硬件电路设计.....................................................53.1单片机.............................................................53.2线性霍尔传感器.....................................................63.3液晶屏模块.........................................................83.4电路模块简介.......................................................93.5单片机电路的设计..................................................113.6按键电路的设计....................................................113.7电机驱动电路设计..................................................114.软件系统的设计......................................................164.1编译语言及编译环境的选择..........................................164.2软件程序设计......................................................164.3LCD12864子程序设计...............................................174.5按键校准子程序的设计..............................................294.6电机子程序的设计..................................................315.系统调试............................................................325.1小车组装..........................................................325.2软件调试..........................................................33结论..................................................................38致谢..................................................................39参考文献..............................................................40附录A控制源代码.....................................................41附录B控制板原理图...................................................6511.引言1.1国内外地磁定位技术背景目前,地磁匹配导航的研究已经具有一定的理论和技术基础:其一,地磁场已有各种全球性和局部地区数学模型,其强度和方向是位置的函数。虽然全球地磁场模型在反映局部地区的地磁场时精度不好,但它反映了地磁场全球性分布及变化规律.应当代科学技术发展的制高点,数字地球和军事、民用的需要,许多国家已经越来越重视地磁的测量与应用。其二,早已出现了高灵敏度、高可靠性、小体积、易于安装、廉价的地磁传感器。其最突出的特点在于成本低、精度高,便于使用。近年来,部分国家研制出了尺寸更小、分辨率更高、响应速度更快、功耗更低的巨磁阻抗微磁传感器,使得进一步研制高灵敏度、快速响应、距离稳定性优良、体积更小、质量更轻的磁测量设备有望在短时间内实现突破。其三,在地磁匹配算法研究方面,较为成熟的地形匹配算法以及成熟的图像匹配算法都可以为地磁匹配算法所借鉴。TERCOM方法和SITAN方法便是目前常用的两种地形匹配方法。随着地球物理学理论的不断深入、各种磁测手段的不断进步和各国生产技术的发展及各种滤波补偿理论的发展,地磁匹配导航作为一种新型的导航方式,以其在弥补传统制导方式上的显著优越性,必将在未来一段时间内得到长足的发展,并将带动地磁场资源在其它相关领域的深入发展和应用。1.2本设计的内容及意义地磁定位技术已经越来越被人们所看重，它已广泛利用在医学治疗、无人机巡航以及舰艇定位定方面。与其它定位技术相比，地磁定位检测更加准确，并且硬件配套简单，程序简单，易于操作。唯一美中不足的便是地磁定位容易受到电磁信号的感染，这个也是需要在本设计中特别重视的一个问题。如此生活中地磁定位还不够普及，更多使用的是红外线定位以及磁条检测等定位方法，本设计研究的重点是将地磁检测器安置于智能循迹小车上，通过霍尔传感器检测实时磁场强度，并转换为电压电流数据来实现智能小车的定位。22.方案的论证和总体设计2.1总体方案的选择方案一：在室内放置至少八个霍尔传感器，由智能小车携带磁性材料。在智能小车移动过程中，霍尔传感器检测到磁场强度变化。再有地面及空中各四个的传感器检测并分析信号，转换为电压以及电流显示。从而分析得出小车处于室内的具体位置。后案二：选择一辆智能小车，在其身上放置前后左右4个霍尔传感器。当小车移动时，霍尔传感器检测到地面磁性材料的场强变化。然后由单片机处理将位置显示与显示屏。方案选择：基于成本与易行性的考虑，我还是选择了方案二来作为最终的设计。2.2方案总体的设计阐述磁场测量以频率划分：包括直流法、工频法、高频法、及各种脉冲的方法；测量技术所应用的各种原理来看，包括电磁效应法、光磁效应法、压磁效应法、热效应法等各种效应。磁场测量包括磁场参数和磁性材料的磁特性测量。磁参数的测量指的是磁场强度和磁通的测量。磁性测量多数指磁性材料的抽样测试测试，用来标识磁性材料的磁性参数量。目前在国内厂家对于磁性测量的装置相对较多，但对于磁参数的装置生产的相对较少。磁场测量方法基于电磁场理论、电子技术与物理学3门课程基础、理论上建立起来的。通常磁场测量以磁场强度的测量为主，测量方法较多，所采用的方法随样式的不同而异。磁测量的方法可以概括为以下几种：磁—力法、电磁感应法、磁通门法、磁效应法1.霍尔传感器的结构及工作原理若在如图2-1所示的金属或半导体薄片两端通以控制电流I，在与薄片方向上施加磁感应强度为B的磁场，那么在垂直于电流和磁场方向的薄片的另两侧会产生电动势，的大小正比于控制电流I和磁感应强度B，这一现象称为霍尔效应，利用霍尔效应制成的传感元件称霍尔传感器。图2.1霍尔效应原理图3霍尔电势霍尔系数，＝D_Dd__________áðϨϨ________________D_Dd__________ӻԷϨϨ_________________若磁场方向与元件平面成一角度时，则作用在元件上的有效磁场是其法线方向的分量，即，则有当控制电流的方向和磁场方向发生变化时，输出电动势方向也会变化，若电流和磁场同时改变方向时，霍尔电势方向不变。霍尔电动势的大小与控制电流I和磁感应强度B有直接关系，灵敏度表示在单位磁感应强度和单位控制电流时输出霍尔电势的大小，元件的厚度ｄ越薄，越大，所以霍尔元件的厚度都很薄。2.弱磁场检测装置的电路组成，图2-2所示为弱磁场检测装置的结构框图。图2.2磁场检测装置结构图在本毕业设计中，主要研究以STM8S单片机为主控技术将AH49E线性霍尔传感L298N电机驱动4器模拟信号转换成数字信号并显示在12864LCD液晶上的过程，根据不同强度的磁场将小车行驶方向进行定位，适用于弱磁场的测量。AH49E霍尔传感器通过检测磁场强度，输出可测量、单片机可接受的0到5V模拟电压。单片机进行A/D转换将将信号送给单片机进行处理，STM8S单片机其转换后的结果进行处理，将处理后的结果送往1286LCD液晶上进行显示。53.系统硬件电路设计3.1单片机这个小车采用的是AT89C52单片机，最大容量范围16K~32K字节的F