基于磁阻芯片和MSP430单片机电子罗盘设计

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1、第8卷第1期信息与电子工程Vo1．8。No．12010年2月INFORMATIONANDELECTRONICENGINEERINGFeb．．2010文章编号：1672—2892(2010)01．0012．04基于磁阻芯片和MSP430单片机的电子罗盘设计郭检梢(东南大学IC学院，江苏南京210096)摘要：电子罗盘是一种获取载体姿态航向的设备。介绍磁电子罗盘的工作原理及其具体实现，利用Honeywell的HMC1022双轴磁阻传感器设计了一种小型化的电子罗盘，利用AD623高精密度放大器作信道调理电路，利用低功耗的MSP430微

2、处理器完成A／D转换、方位角计算以及数字化输出等工作。采用置位／复位电路配合微处理器有效解决了传感器失调和漂移的影响。实验表明该系统具有良好的获取航向能力，且运行稳定，功耗低，误差小于lo。关键词：地磁场；电子罗盘；磁阻芯片；MSP430微处理器中图分类号：TN9l1．72文献标识码：ADesignofdigitalcompasswithmagnetoresistivechipandtheMCUofMSP430GUOJian-nan(SchoolofIC，SoutheastUniversity，NanjingJiangsu210

3、096，China)Abstract：Digitalcompassisakindofdevicewhichcanacquirethecarrier’Sattitude．Thisstudyintroducedtheprincipleofanelectroniccompass．ByusingmagnetoresistivesensorchipHMC1022madebyHoneywell，a2-axiselectroniccompasswasdeveloped．TheamplifierAD623wasusedasthesignalco

4、nditioningcircuit．TheMPUMSP430wasinchargeofA／Dconverting，azimuthcomputinganddigitaloutputting．AndtheSet／Reset(S／R)circuitwasadoptedSOthattheeYrorduetonullanddriftcouldbeminimized．Experimentresultsshowedthatthesystemhadgoodabilitytoacquirethecarrier’Sattitudewithstabl

5、eoperationandlowpowerconsumption．Theel'Torwasbelow1。．Keywords：geomagneticfield；digitalcompass；magnetoresistivesensorchip；MSP4301电子罗盘的测量原理地球的磁感应强度大约为5OT～6O，相当于沿着地球中心的一个磁棒，磁棒的两极相对于地理的两极有大约11．5。的夹角。无论何地，地球磁场的水平分量永远指向磁北极。这一原理是所有罗盘的制作基础。所有罗盘都是测量地球磁场的北方向，其他方向即可推算出来。地球磁场的北方

6、向和实际的北方向有差别，而这种差别的大小在地球上的不同地点是不同的，所以必须知道罗盘所在的大致位置，才能计算出如何补偿地磁和真实北方向的差别，以显示出真实的北方向。磁北的方向就是地磁场在水平面上分量的方向。假设电子罗盘处于水平面上，要确定其相对于磁北的航向角。由磁阻传感器可以直接得出地磁场的水平分量，，因此相对于磁北的航向角为：／~=arctan㈣正切函数的周期为180。，为保证数据有效性，船体航向角转换到相对磁北0o-360。的范围内。可将式(1)分解为式(2)，由此可以得到相对于磁北极的360。范围内(顺时针方向)的航向角，

7、加上当地的磁偏角就可以算出与真北的航向角。2电子罗盘系统硬件结构本设计使用Honeywell生产的AMR二轴磁阻传感器HMC1022作为磁场测量元件，通过置位／复位(s／R)电路收稿日期：2009—09．10；修回日期：2009-11—20第1期郭检丰冉：基于磁阻芯片和MSP430单片机的电子罗盘设计130。H=0，日>0180。日、=0，H<0arctan堡×180。90。+——————一日<0(2‘)，7carctan×180。270。+———l-一日>0兀消除强磁场对磁阻传感器灵敏度的影响。磁阻传感器的输出经过精密运算放大

8、器AD623放大后，再由高性能单片机MSP430F449对数据进行模／数转换、角度运算，得到载体的航向角。最后方向角数据通过串口传送给用户终端，从而构成一个完整的系统。系统原理框图见图1。OUtputbyserialFig．1Blockdiagramofsyst