【正文】 該儀器 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)由 接收，控制字由 送至 MAX110， MAX110 的同步時(shí)鐘 (SCLK)信號(hào)由 提供， 用來探測(cè)“ BUSY”標(biāo)志位，當(dāng) 接收到低電平時(shí)說明 MAX110 正處于“ BUSY”狀態(tài)， 作為片選。 數(shù)據(jù)采集程序部分包括對(duì) MAX110 的初始化、 MAX110 控制字的輸入、 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果的輸出。儀器軟件流程圖 如 圖 所示。當(dāng)有鍵按下時(shí)， 8279 可先將按下鍵的鍵值讀入 FIFO RAM 中，然后向 CPU 發(fā)出中斷申請(qǐng)或等待 CPU 查詢，取走數(shù)據(jù)。 鍵盤部分提供掃描方式，可以與具有 64 個(gè)按鍵或傳感器陣列相連。頻率低于 5kHz 時(shí)用測(cè)周期法，即關(guān)計(jì)數(shù)器 T1，開定時(shí)器 T0，中斷 0INT 以邊沿方式觸發(fā)，發(fā)生第一次中斷時(shí)， T0 計(jì)時(shí)為t1，再次發(fā)生中斷時(shí)關(guān)掉中斷，此時(shí)計(jì)數(shù)器 T0 計(jì)時(shí)為 t2，則被測(cè)信號(hào)的周期 T=（ t2t1）/4，則頻率 f=4/（ t2t1）。這是指在一定的時(shí)間間隔 T 內(nèi)，對(duì)輸入的周期信號(hào)脈沖計(jì)數(shù)，如為 N，則信號(hào)的頻率為 f=N/T，相對(duì)誤差為 1/N 100%。使 A/D 轉(zhuǎn)換器之后的所有電路都與微處理器部分隔離，見圖 所示。 MAX110模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用內(nèi)部自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)，無須借助外部 電路就可達(dá)到177。這時(shí)必須要在每次轉(zhuǎn)換量程后，先把 和 置高，使 LF398 處于跟隨狀態(tài)，延時(shí)沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論 文 第 3章 系統(tǒng)的 硬件電路設(shè)計(jì) 20 50μ s，使得 LF398 的輸出和輸入相等；然后將 置低，進(jìn)入峰值檢測(cè)狀態(tài)，完成量程轉(zhuǎn)換，這樣才能保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。 圖 峰值檢測(cè)保持電路 下面以正峰值采樣保持為例介紹電路的工作原理。 LF398 是采樣保持專用的芯片。 圖 數(shù)字調(diào)零電路 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論 文 第 3章 系統(tǒng)的 硬件電路設(shè)計(jì) 18 調(diào)零網(wǎng)絡(luò)需要一個(gè)穩(wěn)定的低壓，儀器采用低壓基準(zhǔn)芯片 MC1403?；魻栐陬~定控制電流作用下，無外加磁場(chǎng)時(shí)輸出電極間的開路電勢(shì)差，稱為不等位電勢(shì)。 本系統(tǒng)要采集的信號(hào)較弱，由于被測(cè)信號(hào)很小，需要選用性能優(yōu)良的放大器 才能實(shí)現(xiàn)對(duì)這種弱信號(hào)的準(zhǔn)確放大。 鑒于要對(duì)不同 類型的磁場(chǎng)（穩(wěn)恒場(chǎng)、脈沖場(chǎng)、交變場(chǎng)）進(jìn)行高精度測(cè)量，本 系統(tǒng)信號(hào)采集和處理電路采用了包括 程控放大電路、數(shù)字調(diào)零電路、峰值檢測(cè)與保持電路、 MAX110 通道組成的結(jié)構(gòu)。 系統(tǒng)分辨率是指數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以分辨的輸入信號(hào)的最小變化量。在通信過程中接收數(shù)據(jù)的器件每次有效地接收到 8 位數(shù)據(jù)后，都給發(fā)送數(shù)據(jù)的器件發(fā)送一個(gè)負(fù)脈沖應(yīng)答信號(hào)。這樣恒流源的電流輸出可以在 0～ 10mA 范圍內(nèi)，以 A 的分辨率調(diào)節(jié)，可以完全滿足一般霍爾探頭的恒流工作要求。通常，將場(chǎng)效應(yīng)管和晶體管配合使用，其恒流效果會(huì)更好。 圖 MAX541 接口電路圖 壓控恒流源 恒流源，是一種能向負(fù)載提供恒定電流的電路。 定標(biāo)電路的設(shè)計(jì) 定標(biāo)電路主要由一個(gè)壓控恒流源和提供控制電壓的 D/A 轉(zhuǎn)換電路組成。為了減少數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)之間的相互干擾，在模擬電路與數(shù)字電路 之間添加 光電耦合器 TLP521。當(dāng)場(chǎng)強(qiáng)大于 時(shí)，霍爾探頭輸出呈非線性， A/D 轉(zhuǎn)換的結(jié)果必須進(jìn)行修正才能得到被測(cè)磁場(chǎng)的準(zhǔn)確值。和微電子電路的兼容使它可利用微電子工業(yè)中的先進(jìn)校正方法和高質(zhì)量材料，促進(jìn)了自身的持續(xù)發(fā)展。 霍爾傳感器在平衡點(diǎn)上，載流子大約沿長度方向 上 作直線運(yùn)動(dòng)，另外的電荷不再聚集在側(cè)面上。 圖 超導(dǎo)測(cè)磁原理示意圖 光泵測(cè)磁法是應(yīng) 用光學(xué)技術(shù)物理原理實(shí)現(xiàn)的，用光學(xué)設(shè)備選擇出一定頻率的光照射含有堿金屬蒸汽的吸收室，將其泵激到特定的某個(gè)能級(jí)（ 這種技術(shù)稱為光泵技術(shù)），將交變磁場(chǎng)加在吸收室上，當(dāng)交變磁場(chǎng)的頻率與電子兩亞能級(jí)之間的躍遷頻率相等時(shí)，達(dá)到共振，將改變吸收室的吸收程度，使其變混濁，由于這一共振頻率與外磁場(chǎng)成正比，所以測(cè)量共振頻率就可以求出外磁場(chǎng)的值。感應(yīng)線圈的靈敏度依賴于鐵心、匝數(shù)和線圈面積。自由電子受力偏轉(zhuǎn)，同時(shí)在相反 方向 上出現(xiàn)相同數(shù)量的正電 子 荷，在兩側(cè)面間形成一個(gè)沿 Y 軸正方向上的橫向電場(chǎng) EH（即霍爾電場(chǎng)），使運(yùn)動(dòng)電子受到一個(gè)沿 Y 軸負(fù)方向的電場(chǎng)力 Fe，兩側(cè)面之間的電位差為 VH（即霍爾電壓），則 HeHq e jbVFE? ? ? 電場(chǎng)力將阻礙電荷的積聚，最后達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)有 0meFF?? 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第 2 章 特斯拉計(jì)的工作原理 7 即 HeVB ebV? 得 HV VBb? 若 N 型單晶中的電子濃度為 n，則流過樣品橫截面的電流 nebdVI? 得 IVnebd? 將 式代入 式得 1 HHH IBIB IBn e d dV RK? ? ? 式中 1H neR ?稱為霍爾系數(shù)，它表示材料產(chǎn)生霍爾效應(yīng)的本領(lǐng)大小； 1H nedK ?稱為霍爾元件的靈敏度，一般地說， KH 愈大愈好，以便獲得較大的霍爾電壓 VH。沿 Z 方向施加 磁場(chǎng) B，沿 X 軸 負(fù)方向通以工作電流 I，那么載流子將在 Y 軸方向受到洛侖茲力的作用，在 Y 軸 方向產(chǎn)生霍爾電動(dòng)勢(shì) VH，這 一 現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。它以 AT89C52 為核心，主要包括霍爾探頭、主控電路、定標(biāo)電路、信號(hào)采集和處理電路、光電隔離電路、頻率測(cè)量電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、顯示電路、 PC 機(jī)的通訊接口和鍵盤等。測(cè)量氣隙磁場(chǎng)的應(yīng)用比較廣泛，在科研、電子制造、機(jī)械等領(lǐng)域均有應(yīng)用。光泵磁強(qiáng)計(jì)可測(cè)量小于 103 安／米的磁場(chǎng)，其分辨力可達(dá) 107 安／米。而開關(guān)電路輸出的是一個(gè)數(shù)字信號(hào)，與該數(shù)字信號(hào)狀態(tài)變化相對(duì)應(yīng)的是兩個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度，分別稱工作點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度 BOP和釋放點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度 BRP。把 這些測(cè)量數(shù)據(jù)作為計(jì)算機(jī) 自動(dòng)控制的輸入?yún)⒘?，就可?shí)現(xiàn)各種控制功能。 霍爾傳感器的發(fā)展及現(xiàn)狀 21 世紀(jì)，是人類全面進(jìn)入信息電子化的時(shí)代。隨著固態(tài)電子技術(shù)的 發(fā)展，霍爾效應(yīng)開始被人們廣泛 應(yīng)用。顯示電路采用 8279LED實(shí)現(xiàn)，兩行分別用于顯示主機(jī)的實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)磁場(chǎng)值和交變磁場(chǎng)頻率值，鍵盤利用單片機(jī)的 I/O 口直接控制，實(shí)現(xiàn)五個(gè)按鍵：定標(biāo)鍵、調(diào)零鍵、量程轉(zhuǎn)換鍵、自動(dòng)測(cè)量鍵、顯示暫停鍵，按鍵采用中斷方式響應(yīng)。 D/A 轉(zhuǎn)換器采用串行16 位精度的 MAX541，其電壓輸出用來控制由 LM358 雙運(yùn)算放大器構(gòu)成的壓控恒流源，為霍爾探頭提供工作電流，完成霍爾探頭的定標(biāo)。分類號(hào)： 編號(hào)： 沈陽化工 大學(xué) 本科畢業(yè)論文 題 目： 基于 AT89C52單片機(jī)的特斯拉計(jì)計(jì)算 院 系： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào) ： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 論文提交日期： 年 月 日 摘 要 特斯拉計(jì)是用于測(cè)量各種永磁體表面磁場(chǎng)強(qiáng)度及氣隙磁場(chǎng)強(qiáng)度的測(cè)量儀器，是利用霍爾效應(yīng)原理制成的測(cè)磁工具。不等位電勢(shì)補(bǔ)償電路采用由兩個(gè)高精度低漂移運(yùn)算放大器 OP07構(gòu)成的加減法運(yùn)算電路，在系統(tǒng)出廠前將不同探頭各量程的不等位電勢(shì)存儲(chǔ)在 E2PROM 中，測(cè)量時(shí)提供給數(shù)字調(diào)零電路。 關(guān)鍵詞 ： 磁場(chǎng)測(cè)量；霍爾探頭；自動(dòng)定標(biāo)； 單片機(jī) ABSTRACT Teslameter is to be used to measure the surface intensity of magic field of various permanentmags and the intensity of magic field of airgap field. It is a permagnag based on Hall Effect. At present, Teslameter is widely used in research and production for its high sensitiveness， strong adaptability， high stability and easy micromation. But Hall probes are different and their measurement processes are nonlinear Moreover they are brittle and their picketaging processes are plicated. Therefore， to change this situation and make the application of Teslameter simple， it is meaningful to design a scheme to realize automatic picketaging and nonlinearityareameasurement. This paper introduces the chip microputer Controlled Teslameter by means of hardware and software structures. Hardware system uses the AT89C52 as the core. It mainly includes Hall probe， main control circuit，picketaging circuit ， signal acquisition and process circuit ， circuit of photoelectricity isolation， circuit of measure frequency， data storage circuit，display circuit， keyboard and munication with PC etc. The measurement circuit of magic field is mainly posed by the Hall probe, constantcurrent source ， the nonidiostatic offset circuit ， the signal amplification circuit， the D/A and the A/D transducer circuit. The data form of nonlinear region and the picketaging parameter store in serial memory X24128 for microprocessor fetching to realize picketaging and measuring of nonlinear region. D/A transducer is serial 16bit DACs voltage controlled constantcurrent source， which is posed by dual operational amplifiers LM358， is controlled by the voltageoutput of the D/A transducer. And it offers working current for picketaging of Hall probe. The nonidiostatic offset circuit is a summing circuit/subtraction circuit. In the process of system initialization， it stores nonidiostatic from every range in E2PROM for digital zeroing. Programmable amplification circuit is posed by option switch, resistance work and an operational amplifier