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1、分类号：TP271 U D C：D10621-408-(2007)1950-0密 级：公 开 编 号：2008071164成都信息工程学院学位论文二维高精度液晶显示电子指南针论文作者姓名：申请学位专业：电子科学与技术申请学位类别：工学学士指导教师姓名（职称）：论文提交日期：毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的
2、个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经
3、发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日目 录1. 绪论31.1煤矿环境概述31.2嵌入式系统概况11.3ARM处
4、理器概况11.4论文课题的概述11.5论文设计的指标和任务12. 系统框图及实现12.1系统需求分析12.2系统框图23. 系统监测节点33.1监测节点理论概述33.2监测节点实际构造34. 系统核心控制板94.1核心板分析94.2工控底板分析125. 系统人机界面15.1硬件支持15.2设计思路16. 系统网络构建26.1CAN-bus总线架构26.2CAN-bus总线协议47. 系统软件架构107.1C/OS-II操作系统107.2应用程序流程118. 结束语18参考文献199. 附 录110. 致 谢2摘 要指南针是中国古代最著名的四大发明之一，它是利用磁铁在地球磁场中的南北指极性而制成
5、的一种指向仪器。指南针在不同的历史时期，有不同的形体和名称。指南针约出现于战国时期。当时的指南针是用天然磁石制成的，形状像一只勺，底圆，可以在平滑的地盘上自由旋转，其静止时，勺柄会指向南方。古人称之为“司南”。由于早期的指南针采用了磁化指针和方位盘的组合方式，整个指南针从便携性、指示灵敏度上都有一定的缺陷。当前由于电子行业内专用集成电路（ASIC）的飞速发展给各种电子设备的微形化提供了便利的条件。由于地磁场非常的微弱，测量地磁场的强度一般不采用传统的电感线圈，近年来由于巨磁阻（GMR）的发现使得测量地磁场强度变得非常的方便。巨磁阻效应是指当铁磁性材料（ferromagnetism）和非磁性金属
6、（Non-Magnetic Metal）层交替组合成的材料在足够强的磁场中时电阻突然巨幅下降的现象。特别值得注意的是，如果相邻材料中的磁化方向平行的时候，电阻会变得很低；而当磁化方向相反的时候电阻则会变得很大。电阻值的这种变化是由于不同自旋的电子在单层磁化材料中散射性质不同而造成的。正是由于ASIC芯片的发展和巨磁阻效应的发现使得使用电子设备对地磁场的测量成为可能。本次设计任务的电子式指南针就是基于这两种技术的发展。与传统的磁针式指南针相比较，电子式指南针具有便携性好、精度高和寿命长等特点。在本次的设计任务中采用了巨磁阻传感器和专用的磁阻传感器测量ASIC芯片构成了地磁检测前端，通过微控制器（
7、MCU）对ASIC芯片内磁场强度的读取和处理就得到了当前方位与正北的夹角，从而通过液晶显示屏（LCD）指示当前的方向。关键词：指南针；GMR；ASIC；MCU；LCD；The design of electronic compassAbstractAt present, a general problem that exists in mine industry.and pulse measuring technology is low accuracy and poor operability. Meanwhile, the high cost limits the patients and
8、 potential patients to duly adopt preventive detecting and to see a doctor. Therefore, it comes to the priority to study and develop an economical measuring technique that is safe, accurate and convenient. And the digital pulses counter can non-invasively monitor and automatically measure the heart
9、rate.In accordance with the need of medical care, this design has framed a system diagram of digital pulses counter based on single chip processor(SCP) and analyzes the operational principle of the system; it also schemes out the circuit of all the modules and writes the program of single chip proce
10、ssor controlling and data processing in C language. This design draws the system principle diagrams and makes the PCB plug board chart with Protel 99SE and works out the pulse digital signal processing(DSP) and the actual sample of display circuit.The system diagram of digital pulses counter based o
11、n single chip processor has the following functions, such as pulse measuring, pulse information storage and recalling, time display, arrhythmia alarm, etc. The digital pulses counter works stably with a simple circuit structure, it is low-cost, easily-operating and applied in a very wide field.Key w
12、ords: sensor; pulse signal; signal acquisition; signal processing; single chip processor; C language;1. 绪论1.1 指南针发展指南针的发明是我国劳动人民，在长期的实践中对物体磁性认识的结果。由于生产劳动，人们接触了磁矿石，开始了对磁性质的了解。人们首先发现了磁石引铁的性质。后来又发现了磁石的指向性。经过多方的实验和研究，终于发明了可以实用的指南针。指南针的始祖大约出现在战国时期。它是用天然磁石制成的。样子象一把汤勺，圆底，可以放在平滑的“地盘”上并保持平衡，且可以自由旋转。当它静止的时候，勺
13、柄就会指向南方。古人称它为“司南”。司南由青铜盘和天然磁体制成的磁勺组成，青铜盘上刻有二十四向，置磁勺于盘中心圆面上，静止时，勺尾指向为南。但司南也有许多缺陷，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，这可能是司南长期未得到广泛应用的主要原因。随着人们对指南针原理认识的不断深入，指南针也由先前笨重的“司南”发展到现在的便携式的指南针。但其基本构造是没有改变的，都是属于机械的指针式，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
14、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。由于当前电子技术的发展使能指南针的性质有了一定的改变，不再是机械结构而采用了专用的电子传感器对磁场进行测量从而指示方向，这就是当前应用较为广泛的电子式指南针。1.2 微控制器的发展在信息技术高度发达的今天，计算机进入了一个充满机遇和挑战的时代后PC时代。随着工业界对智能控制要求的不断提高，形式多样的数字化智能产品应运而生，并且成为替代通用PC机进行信息处理的主要部件。在这些部件中都嵌入了微控制器（MCU），也就成为所谓的嵌入式系统。嵌入式系统是一个包括硬件和软件的完整的计算机系统。根据实际应用的需要，设计者可以选择和裁剪所用的计算机系统的硬件和软件。在一些简单的应用中，可以选择相对简单的微处理器，不使用操作系统，所有软件由设计者自己完成；但是在一些复杂的系统中，所选微处理器比较复杂，对时间的要求也较为苛刻，在这种情况下，为了更好地管理微处理器，设计者可以选择实时操作系统。操作系统可以屏蔽微处理器的底层硬件，使系统设计者可以在不太了解硬件的情况下，用操作系统提供的接口函数来编写自己的应用程序。本次设计中使用了8051系列单片机作为整个系统的控制核心。1.3 磁阻效应1.4 论文课题的概述本题为煤矿井下瓦斯环境监控，用到CAN-bus、数
