【正文】 由衰減電阻網(wǎng)絡(luò)，一組開(kāi)關(guān)和一個(gè)固定放大器組成的輸入衰減固定式 PGA；由一組開(kāi)關(guān)及電阻網(wǎng)絡(luò)組成，基于輸入電阻和反饋電阻的 PGA 和由幾個(gè)固定增益的運(yùn)算放大器及幾個(gè)開(kāi)關(guān)組成的串行式 PGA 三種類(lèi)型。由于采用了高精度的 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換器，調(diào)零后的不等位電勢(shì)小于 。圖中由模擬開(kāi)關(guān) CD4052 接成兩路開(kāi)關(guān)，當(dāng) 電平為低時(shí)進(jìn)行負(fù)峰值的采樣保持，為高時(shí)進(jìn)行正峰值采樣保持。 MAX110 是美國(guó)著名的 MAXIM 公司推出的新型 A/D 轉(zhuǎn)換芯片。 MAX110 的實(shí)際工作電路見(jiàn)圖 所示。使用它可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)，充分提 高 CPU 的工作效率。沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 24 第 4章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 特斯拉計(jì)的軟件部分主要采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，包括主程序、定標(biāo)子程序、調(diào)零子程序、數(shù)據(jù)采集子程序、頻率測(cè)量程序、鍵盤(pán)中斷子程序、 A/D 轉(zhuǎn)換程序、 D/A 轉(zhuǎn)換程序、計(jì)算磁場(chǎng)大小的子程序、顯示子程序等。在讀或?qū)憯?shù)據(jù)時(shí)都是高位在先，低位在后。 否 是 定標(biāo)開(kāi)始 是否按下定標(biāo)鍵 讀 E2PROM 中定標(biāo)參數(shù) D/A轉(zhuǎn)換 控制壓控恒流源 定標(biāo)完成 測(cè)量磁場(chǎng) 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 27 MAX110 具體工作過(guò)程是：將 SCLK 拉抵后，置 CS 為低選中 MAX110；把要送入 MAX110 的一位數(shù)據(jù)送到 DIN 引腳上；拉高 SCLK；從 DOUT 腳讀入一位數(shù)據(jù)；置 SCLK 為低。 CPU 先指定顯示 RAM 的地址，再對(duì)其寫(xiě)入或讀出。由于加 上了四分頻，該方法可測(cè)小于 2MHz 的信號(hào)。每次執(zhí)行轉(zhuǎn)換時(shí)都有新送入的控制字，按控制字 去 進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。邏輯控制部分由單片機(jī)的 、 、 腳來(lái)完成。它只需外接一個(gè)保持電容就能完成采樣保持功能，其采樣保持控制端可直接接于 TTL、 CMOS 邏輯電平，輸入偏移調(diào)節(jié)由單腳執(zhí)行。產(chǎn)生的原因主要有材料電阻率的不均勻、基片寬度和厚度不一致及電極與基片之間的接觸位置不對(duì)稱(chēng)等。如果放大倍數(shù)的選擇是由人工操作來(lái)完成的，往往需要多次試探才能找到合適的放大倍數(shù)。在讀操作過(guò)程中 CPU沈陽(yáng)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) 15 每次接收到 X24128 所發(fā)送的 8 位數(shù)據(jù)后，在 SDA 總線(xiàn)上再發(fā)送一個(gè)負(fù)脈沖，以示讀有效，然后 X24128 就 可以繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)。 本文采用運(yùn)算放大器 LM358 構(gòu)成壓控恒流源，為霍爾元件提供工作電流，控制電壓 Vi由 16 位 D/A 轉(zhuǎn)換器 MAX541 來(lái) 提供，該恒流源的內(nèi)阻和輸出電流均能滿(mǎn)足沈陽(yáng)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) 13 霍爾元件的工作要求，且所組成的電路中，電阻阻值較低，電路較為簡(jiǎn)單實(shí)用。下面 就 這三個(gè)方面 做出了介紹 。該表格是根據(jù)每個(gè)霍爾探頭特性的各不相同 ，事先將測(cè)得的真實(shí)場(chǎng)強(qiáng)數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的霍爾探頭輸出，整理成表格，固化到 E2PROM 中， 封裝在霍爾探頭與特斯拉計(jì)接口處，待 以后 使用。兩側(cè)面所測(cè)霍爾差分電壓和垂直于半導(dǎo)體片的磁場(chǎng)成正比，符號(hào)隨外加磁場(chǎng)方向的改變而改變。感應(yīng)線(xiàn)圈 大 多用于距離探測(cè)，不能探測(cè)靜態(tài)或緩慢變化的磁場(chǎng)。 KH 表示單位控制電流和單位磁感應(yīng)強(qiáng)度下的霍爾電勢(shì)，稱(chēng)為器件的乘積靈敏度，單位為 mV/( mA 目前，在科 學(xué) 研 究 和生產(chǎn) 過(guò)程 中，由于特斯拉計(jì)在測(cè)量磁場(chǎng)的應(yīng)用中靈敏度較高、適應(yīng)性強(qiáng)，而被廣泛采用。 霍爾傳感器具有很 多優(yōu) 點(diǎn)，它們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長(zhǎng)，安裝方便，功耗小，頻率高（可達(dá) 1MHz），耐震動(dòng)，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。敏感元件及傳感器是人類(lèi)探知外界 信息的媒介，它強(qiáng)大的功能可以將人們需要探知的各種非電量信息轉(zhuǎn)化為電量信息， 為人們認(rèn)識(shí)和控制相應(yīng)的對(duì)象提供條件。14bit serial changes the different magic field value into a digital signal and municates chip microputer. The peak value measurement circuit of alternating magic field adopts sampleandhold amplifier LF398， through I/O port , controls sample and hold of positive peak， and , controls negative peak. Frequency measurement by timer/counters T0， T1 and INT0 requires the signal zero adjust， appropriate amplification， shaping by zero passage rotary parator generate square wave signal， passing a four frequency demultiplier again. If the frequency is greater than 5 kHz counting process measure is used， else periodic time process is used. The display circuit is realized by the IC 1602,， which can sequential show the data of magic induction intensity and frequency of alternating magic field. The keyboard is directly controlled by chip microputer I/O control and realizes six keys: pickage， zero， rangeswitch，automeasure， pauseshow. The depressed sky adopt interrupt mode to response. Key words： Measurement of magic field； Hall probe； Autopicketaging；Chip microputer. 目 錄 內(nèi)容摘要 ...................................... 1 ABSTRACT ...................................... 4 第 1 章 緒論 .................................... 1 霍爾傳感器的發(fā)展及現(xiàn)狀 .............................................................. 1 特斯拉計(jì)的主要應(yīng)用 ...................................................................... 3 本文主要完成的工作 ...................................................................... 3 第 2 章 特斯拉計(jì)的工作原理 ......................... 5 霍爾效應(yīng) ......................................................................................... 5 霍爾傳感器 ..................................................................................... 7 幾種測(cè)磁方法 ........................................................................................... 7 霍爾傳感器 ................................................................................................ 8 第 3 章 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì) ........................ 10 主控電路設(shè)計(jì) .................................................................................. 11 定標(biāo)電路的設(shè) 計(jì) .............................................................................. 11 D/A 轉(zhuǎn)換器 ................................................................................................. 11 壓控恒流源 ................................................................................................ 12 參數(shù)存儲(chǔ)器 ................................................................................................ 14 信號(hào)采集及處理 .............................................................................. 15 程控放大 ..................................................................................................... 16 數(shù)字調(diào)零電路 ............................................................................................ 17 峰值檢測(cè)與保持電路 .............................................................................. 18 A/D 轉(zhuǎn)換電路 ......................................................................................... 20 頻率測(cè)量 .......................................................................................... 21 顯示及鍵盤(pán)接口 .............................................................................. 22 第 4 章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ....................... 24 定標(biāo)子程序設(shè)計(jì) .............................................................................. 24 數(shù)據(jù)采集 子程序 .............................................................................. 26 顯示子程序設(shè)計(jì) .............................................................................. 27 鍵盤(pán)中斷服務(wù)子程序設(shè)計(jì) ............................................................... 29 頻率測(cè)量程序設(shè)計(jì) .......................................................................... 29 本章小結(jié) .......................................................................................... 31 第五章 總 結(jié) ................................. 32 沈陽(yáng)化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文