摘要：针对指南针精度与显现界面的问题，在ARM9的开发渠道上，规划了一款界面漂亮且能够实时显现方位、温度和时刻的电子指南针。该体系选用了灵敏度和精度高的磁力传感器MAG3110检测方位，选用了智能型温度传感器DS18B20检测温度，并挑选了Linux Qt作为电子指南针图形界面的开发渠道。试验结果表明，指南针方位精度达±2°，温度精度达±0.5℃，能够运用在一般导航范畴上。
0 导言
指南针在我国已有悠长的前史，作为一个重要的导航东西，广泛的运用在日子各范畴。跟着半导体技能的飞速开展，现在的指南针不只体积小，灵敏度和精确度都已得到很大的进步，而舒适明晰，简略方便的人机交互界面更是日益寻求的方针。本文选用一款小体积、低功耗的数字磁力计MAG3110收集地磁场，它选用规范IIC串行接口，输出数据速率达80 Hz，而且可自我消除差错，并运用数字温度传感器S18B20，它具有线路简略，体积小，测温规模为-55～+125℃，精度为±0.5℃。挑选这两款数字芯片，可满意灵敏度和精度的要求，挑选Linux Qt作为电子指南针GUI界面的规划可到达舒适明晰，漂亮精巧的界面作用。
1 指南针图形界面的挑选
现行比较盛行的GUI有MiniGui，MicroWindows，OpenGUI，Qt/Embedded。MiniGuI是国内开发的图形界面体系，图形设备层次过于笼统，图形功用不行完善。MicroWindows源码敞开，但其许多图形引擎算法低下，控件或构件的完成还不是很齐备，体系全体不行完善。Open GUI比较合适X86渠道，内核选用汇编完成，移植性欠好，不支持多进程，现在开展较缓慢。Qt/Embedded也是开源的，其库选用C++封装，彻底面向对象。Qt/Embedded开发简练，界面漂亮、颜色配比好，具有丰厚的API，运用与Qt/Windows和Qt/X11彻底一致的API接口，许多根据Qt的程序能够十分方便地移植到嵌入式设备上。本文挑选Qt作为指南针GUI界面的开发渠道。
2 指南针丈量原理
本文规划的是二维电子指南针，其数学模型如图1所示。x轴与指南针向前移动方向重合，y轴与指南针横向方向重合，在不考虑磁倾角的情况下，地球磁场水平面散布，即只要图中h磁北方向，因而z轴感测到的磁场为0。Hx，Hy别离为水平面两个轴感测到的磁场强度重量。
界说指南针向前移动的方向(x轴方向)与磁北方向的夹角为地磁航向角β，其与地舆北极的夹角为地舆航向角ψ，由图1可知ψ=β±γ，γ为磁偏角，已知磁偏角，求出地磁航向角β即可求得指南针的地舆航向角。运用磁传感器检测到的Hx，Hy按公式：
β=arctan(Hx/Hy)
可求得地磁航向角。
3 体系硬件规划
3.1 硬件结构规划
本规划体系的硬件规划结构如图2所示，选用ARM9作为处理器，运用MINI2440作为试验板，外加温度传感器DS18B20和磁力传感器MAG31 10模块电路，可凭借ARM9开发渠道丰厚的外围接口资源进行开发与调试。如其LCD接口作为显现模块，JTAG接口作为调试模块，USB接口作上传或下载程序模块等。
3.2 接口电路
3.2.1 磁力传感器MAG3110接口电路
MAG3110是款数字芯片，选用规范I2C串行接口，其电路如图3所示，SCL和SDA为I2C串行接口的时钟和数据线。MAG3110内部集成了信号处理电路，A/D转化电路，比较其他模仿芯片，其精度更高，差错更小。
3.2.2 温度传感器DS18B20接口电路
DS18B20是单线器材，接口电路很简略，数据输入输出就一根线，其电路如图4所示，DQ为数据输入输出线。
4 体系软件规划
4.1 软件结构
如图5所示为体系的软件结构，在底层驱动添加了温度传感器DS18B20和磁传感器MAG3110的驱动，在应用层，别离翻开两个驱动的设备节点收集它们的数据，在Qt环境下将DS18B20和MAG3110的数据处理并显现。
4.2 软件模块的完成
4.2.1 温度传感器模块完成
温度传感器底层选用字符驱动结构完成，其读写操作在体系调用函数read，write中完成。应用程序翻开其设备节点，就能够读取底层温度传感器的数据，其完成流程如图6所示。
4.2.2 磁传感器模块完成
磁传感器底层驱动选用I2C驱动结构。其读写操作在体系调用函数read，write中完成，应用层翻开其设备节点就可读取数据，其完成流程见图6。
4.3 界面规划
4.3.1 QWT5.0.2库移植
如图7所示为指南针的界面。
Qt开发环境下没有这样的控件，需求移植包含此控件的库(QWT5.0.2)。本规划需求移植到X86和ARM9渠道。如图8所示，Qwtwidgets为移植到X86渠道上的库，其间包含许多常用的外表控件，其间QwtCompass控件便是图7所示的控件。
