Розроблення цифрового компасу на МК AVR та магнітометрі (МЕМС-модулі) LSM303DLHC: кваліфікаційна робота на здобуття освітнього ступеня «бакалавр» за спеціальністю 126 «Інформаційні системи та технології»

Abstract

У дипломній роботі розроблено цифровий компас на мікроконтролері AVR з використанням МЕМС-модуля акселерометра-магнітометра LSM303DLHC для застосувань у системах правоохоронних органів. Розглянуто конструкції та принципи роботи магнітного, гірокомпасу, астрономічного та електронного компасів. Окремо розглянуто алгоритми калібрування акселерометра та магнітометра, обчислення кутів нахилу та визначення курсу компаса з компенсацією нахилу, що дозволяє забезпечити точну навігацію в складних умовах. Розроблено структуру та апаратне забезпечення компасу, створено програмно-алгоритмічне забезпечення для інтеграції в системи моніторингу правоохоронних органів. Модель компасу була змодельована в Proteus ISIS, а прототип виготовлений на безпаєчній макетній платі. Для реалізації використано платформу Arduino Uno на мікроконтролері AVR ATmega328, МЕМС-модуль LSM303DLHC і графічний рідкокристалічний дисплей з роздільною здатністю 128×64 пікселів. Проведено тестування, що підтвердило працездатність системи в реальних умовах. In the thesis, a digital compass based on the AVR microcontroller was developed using the MEMS accelerometer-magnetometer module LSM303DLHC for applications in law enforcement systems. The designs and principles of magnetic, gyroscopic, astronomical, and electronic digital compasses were considered, with a focus on their applicability in navigation and orientation tasks critical for law enforcement operations. Calibration algorithms for the accelerometer and magnetometer, tilt angle calculations, and heading determination with tilt compensation were specifically addressed to ensure accurate navigation in complex conditions, such as urban environments or challenging terrain. The structure and hardware of the compass were developed, along with the software-algorithmic support for integration into law enforcement monitoring systems. The compass model was simulated in Proteus ISIS, and a prototype was built on a breadboard for testing. The Arduino Uno platform with the AVR ATmega328 microcontroller, the LSM303DLHC MEMS module, and a graphical LCD display with a resolution of 128×64 pixels were used in the implementation. The system was designed to be reliable and efficient for real-time applications, and testing was conducted, confirming its functionality in real-world conditions and its potential for use in various law enforcement operations.