stella-Polaris
北极星–插线板指南针制作教程
目录
一、项目介绍
本教程旨在教会你完成一个简单的的电子指南针。它通过磁传感器模块实时检测地球磁场并计算方向发送给51单片机，再由51单片机将角度与方位信息画在LCD屏幕上。本指南针使用USB-TTL转换头连接电脑，使用电脑供电。
/这是最终成果图，主要元器件包括：STC89C52RC单片机，LCD显示屏，磁传感器模块，晶振，USB-TTL转换头/
/正上方表示正北，红点表示以正北为参照时，目前指南针的朝向/
/这是整个插线板指南针的电路图/
二、材料清单：
指南针元器件请参考
注意：我们所用的芯片型号为QMC5883L，由于芯片停产，可能大家买到的标注为QMC5883L芯片实际上是QMC5883P芯片，故这里提供两款芯片的程序并用P与L区分。磁传感器模组中的磁传感芯片（模块上最大的黑色方块）会写芯片型号，可以用放大镜查看，L芯片以HA开头，P芯片以HP开头。所用程序如下：
三、前驱知识——元器件与软件介绍：
1.晶振
晶振内置石英晶体片，利用其独特的压电效应工作，它会周期性振动，振动最终被转换为设备运行所需的、频率高度稳定的电信号。
2.磁传感器
磁力计传感器是整个系统的‘感知核心’。它如同项目的‘眼睛’，负责实时检测地球磁场的方向和强度，并将这些物理量转换为微弱的电信号，为后续计算方位提供最原始的数据基础。它主要提供X，Y，Z三个维度的数据。
3.屏幕
它将磁传感器采集并经由单片机处理后的地磁数据，转换为直观、可视化的方向信息
4.杜邦线
杜邦线的端头有两种规格，公（尖）与母（孔），将元器件（杜邦线）的引脚尖端插入杜邦线（面包板）孔端即为连接。
5.转换头
USB转TTL转换头是一个小巧的电子适配器，它能将电脑USB接口的信号转换为单片机等嵌入式设备能识别的TTL电平串口信号，充当两者之间的通信桥梁
6.面包板
面包板分为电源区与主工作区（如左图），主工作区分左右两半互不相连，但每半扇工作区的每排引脚孔相连（如右图中红框选中的引脚孔，是横向相连的一组）。当不同元器件通过杜邦线插入同一半工作区的同一排引脚孔，视为相连。即：工作区横向相连，电源区纵向相连。
7.单片机
单片机通过面包板与其余元器件相连接，此处介绍单片机引脚，以下是单片机的引脚示意图，用于后续单片机与其他元器件引脚连接时对照。左图是示意图，右图为实物图，注意半圆缺口方向向上。
8.stc-isp烧录软件
用于将代码从计算机烧录到单片机中。可以官网下载
四、指南针的安装与检验
1.最小系统电路板的安装
(1)放置单片机并连通面包板区域
将单片机放置于面包板上，两排引脚分别插入面包板左右工作区引脚孔中，位置尽量居中。注意：我们将单片机的第一行插入面包板所标注的1行，这样方便我们后续插入（如图所示）
用两根杜邦线（公对公，或者用跳线）将左右的正级（+）与正极（+），负极（-）与负极（-）相连（连接左右的电源区）。
同上，用两根杜邦线（公对公，或者用跳线）连接单片机的VCC引脚与电源区正极、单片机VSS引脚与电源区负极
(2)连接晶振
晶振两个引脚没有方向区分，分别连接单片机的XTAL1、XTAL2引脚即可，此处无需使用杜邦线。以下是引脚连接表与实物示例图：
(3)连接转换头
TXD引脚负责输出数据，RXD引脚负责输入数据，故应将不同元器件的TXD与RXD相连。注意：该转换头有三个电源输出引脚，我们需要使用5v引脚。
以下是引脚连接表与示例图：
| 转换头引脚 | 单片机引脚/面包板 |
|---|---|
| 5V | 面包板正极 |
| GND | 面包板负极 |
| TXD | RXD |
| RXD | TXD |
2.烧录程序与检验最小系统电路板
通过上述步骤，我们已经搭建了一个最小系统电路板，我们可以向单片机烧录程序，来验证我们的最小系统电路板是否搭建有误。只要程序成功烧录，即证明我们最小系统电路板搭建正确。以下是烧录步骤：
(1) 左键双击stc软件，弹框直接点确定。
(2) 找到stc界面中的单片机型号一栏，在列表中选择STC89C52RC/LE52RC（选择自己单片机的型号，此处仅为展示）。此时将单片机上的转换头插入电脑USB接口，软件会自动选择串口号，如果未识别到串口号，说明你的电脑缺少ch340n的驱动。
(3) 左键单击红框中的“打开程序文件”。
(4) 选择之前下载的hex格式文件。
(5) 左键单击下载。注意，单片机需要冷启动，将转换头的正极电源线从面包板上拔下再插入，然后程序才会开始烧录。
(6) 如果一直在查找单片机，请检查单片机型号与串口号是否正确，单片机是否冷启动
(7) 右下角如图所示代表程序烧录成功
3.屏幕与磁传感器的安置与检验
(1)屏幕安置与检测
将屏幕与单片机通过面包板相连。以下是引脚连接表与示例图：
| 屏幕引脚 | 单片机引脚/面包板 |
|---|---|
| GND | 面包板阴极 |
| VCC | 面包板阳极 |
| SCL | P1.7 |
| SDA | P1.5 |
| RES | T1 |
| DC | P1.2 |
| CS | P1.3 |
| BLK | T0 |
由于之前已经烧录过程序，此时接通电源，应该能看见“45° 东北”字样，此时证明屏幕连接正确。
(2)磁传感器安置与检测
我们仅用到磁传感器上的VCC（电源），GND（地线），SCL（串行时钟线），SDA（串行数据线）这四个引脚。以下是引脚连接表与示例图（表中展示的同一行的两个引脚应该相连）：
| 磁传感器引脚 | 单片机引脚/面包板 |
|---|---|
| VCC | 面包板正极 |
| GND | 面包板负极 |
| SCL | 单片机P1.0 |
| SDA | 单片机P1.1 |
接通电源，屏幕上的方位如果能随着你的磁传感指向变动而变动，说明你的整个指南针电路搭建没问题。
五、注意事项
至此，一个小型插线板指南针就已经制作完成了。动手实践是最好的学习，期待看到你用它创造出更多有趣的应用。