【文章內(nèi)容簡介】 且實用于實驗室、戶外等一些相對正常的環(huán)境條件。 因 此，在當前的實際條件下，設計出一款高性價比的磁場強度測量儀來方便各類工程技術人員以及實驗室的實踐研究顯得尤為重要，具有十分重大的實際意義和科研價值。 . 設計要求 在本次設計的主要內(nèi)容 ： 1． 了解 磁感強度檢測計 測量磁性參數(shù)原理，掌握 磁感強度檢測計 設計的基本要求。 2． 熟悉 磁感強度檢測計 功能，選擇傳感器并設計信號處理電路，用繪制系統(tǒng)總體結構圖和傳感器、信號檢測和控制單元電氣原理圖。 3． 根據(jù)工作原理，繪制軟件工作流程圖，編寫算法軟件。 4． 制作實驗室原型。 2. 系統(tǒng)架構 本設計是基于 基于 AT89C51 的磁感強度檢測計的設計 ， 系統(tǒng)由線性霍爾傳感器、信號處理電路、模數(shù)轉換電路、中央處理器（微控器）及其最小系統(tǒng)電路、液晶顯示電路、系統(tǒng)電源電路及鍵盤電路組成。在設計中，開關按下，線性霍爾傳感器開始檢測到磁感強度，然后通過模數(shù)轉換電路轉換后，發(fā)送到單片機，最后在 12864 液晶顯示屏上顯示。簡易的系統(tǒng)方框圖如圖 5 所示。 單 片 機 系統(tǒng)電源電路 霍爾傳感器 信號處理 信號處理 A/D轉換 顯示電路 按鍵及最小系統(tǒng) 圖 5：系統(tǒng)方框圖 . 系統(tǒng)運行概述 本實驗采用線性霍爾傳感器檢測磁場強度，電路采用 AT89C51 的 P0 口讀取外部 AD 轉換芯片 ADC0809 第 8 路（來自霍爾傳感器的數(shù)據(jù)）的數(shù)據(jù)，然后在12864 上顯示出來。 ADC0809 主要是把霍爾傳感器輸出的模擬信號轉換成數(shù)字信號后送到 AT80C51 的 P0 端口上，當系統(tǒng)檢測到按鍵按下時，立刻啟動外部模數(shù)轉換，等待轉換結束后讀取轉換結果，然后把數(shù)據(jù)發(fā)給 12864 顯示出磁場強度。當按鍵松開時停止。 3. 系統(tǒng)工作原理 . 霍爾效應的基本原理 讓導體或半導體豎起來，當電流在它上下出現(xiàn)時，水平方向就會出現(xiàn)電壓，這個就是霍爾電壓，這個就是所謂的霍爾效應。由于給導線或者是半導體通電，載流子在這個范圍產(chǎn)生的洛侖茲力的作用下就會產(chǎn)生霍爾效應。，在材料的周圍慢慢擴散，這樣就出現(xiàn)霍 爾電場：霍爾電場產(chǎn)生的電場力和洛侖茲力相反，它不讓載流子慢慢的留存下來，只到 2 個力達到平衡 ，這樣就會在擦亮的 2 邊形成電壓 。 . 霍爾傳感器原理 更據(jù)霍爾效應，我們了解到，霍爾電勢的大小是由霍爾常數(shù)決定的而霍爾常數(shù)的大小又和我們實驗所選用的材料有關； I 為霍爾元件的偏置電流； B 為磁場強度； d 為半導體材料的厚度。 一個固定的霍爾元器件中，在偏置電流 I 一定的情況下， UH 是有測得的磁場強度 B 決定的。 一啊把你的霍爾元件有 4 個端口，其中兩根是霍爾電壓的輸出端，還有一端是霍爾元件的偏置電流 I 的輸入端。如果 2 個輸出段可 以連接起來構成循環(huán)，霍爾電流就會出現(xiàn)。在這樣的情況下，設定偏置電流的大小一般是根據(jù)外部的基準電壓源定的；如果準確度要的比較準確，那么基準電壓源都可以用恒流源代替 。有些為了測量非常的精準，部分情況會在霍爾元件的傳感面上裝有非常容易被 磁場檢測到的坡莫合金；這一些傳感器的霍爾電勢較大，但在 的去看下出現(xiàn)飽滿，單單就只使用在低量限、小量程的情況下。 在半導體薄片兩端通以控制電流 I，并在薄片的垂直方向施加磁感應強度為B 的勻強磁場，則在垂直于電流和磁場的方向上，將產(chǎn)生電勢差為 UH 的霍爾電壓。 4. 單片機部分 . 單 片機簡介 單片機，全稱單片微型計算機（英語： SingleChip Microputer），又稱微控制器。 單片機是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器（ CPU）、存儲器、振蕩器、 I/O 接口、定時器 /計時器等集成到一塊芯片上構成的一個小而完善的微型計算機系統(tǒng)。 其優(yōu)點是： （ 1）體積小、質量輕； （ 2）單片機可靠性高； （ 3）處理功能強，速度快； （ 4）低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品； （ 5）控制功能強、環(huán)境適應能力強等； 本設計是基于單片機的設計，所選用的是 AT98C51單片機，下面對 AT98SC51單片機進行介紹。 主要特性 與 MCS51 兼容 4K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲器 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時間： 10 年 全靜態(tài)工作： 0Hz24MHz 三級 程序存儲器 鎖定 128 8 位內(nèi)部 RAM 32 可編程 I/O 線 兩個 16 位 定時器 /計數(shù)器 5 個 中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 引腳圖如下圖 ： ： AT89C51引腳圖 . 12864LCD 顯示屏 12864LCD 是 128*64 的點陣液晶模塊的簡稱，因為在本設計中，顯示的文字比較多，而漢字的格式是 8*8 的，普通的 LCD 無法顯示這么多電費內(nèi)容，故在本設計中選用 13864LCD 液晶顯示器，這個液晶顯示屏成本比較低，方便和各個電路連接，在本設計中，采用三線串口通信方式。實物圖與電路圖如下： 實物圖 電路圖 . 霍爾傳感器 本設計中傳感器采用的是霍爾傳感器，用來檢測磁場強度。 根據(jù)霍爾效應，更具半導體的特性，做出來霍爾元件 ， 它 的優(yōu)點有有很多，可以輕松的檢測到磁場，架構非常清晰， 體積小、 反應速度快，使用時間長 ， 所以 ， 在以后的磁場測量中得到了廣泛的應用 。 5. 系統(tǒng)電路圖設計 AT89C51 單片機最小系統(tǒng) 單片機最小系統(tǒng)結構圖 ,如圖下圖 所示。 定義： 單片機最小系統(tǒng)， ,或者稱為最小應用系統(tǒng) ,是指用最少的元件組成的 單片機可以工作的系統(tǒng) . 最小系統(tǒng)一般應該包括 :單片機、電源、晶振電路、復位電路。 笨設計由 40 管腳接 +5V 電壓為單片機提供電源，把晶振電路，復位電路，單片機統(tǒng)一接起來，夠成最小系統(tǒng)。 ： AT89C51單片機最小系統(tǒng) 6. 單元電路設計 . 穩(wěn)壓電路 因為本設計所有系統(tǒng)都需要 5V 供電，故需要把外部輸入的 9V 電源經(jīng) 7805穩(wěn)壓后得到 5V 穩(wěn)定的電壓，為整個系統(tǒng)提供電源。如下圖 ： ： 穩(wěn)壓電路 . 12864 顯示部分 12864LCD 是 128*64 的點陣液晶模塊的簡稱，因為在本設計中，顯示的文字比較多，而且老年公寓管理中顯示信息的多樣化，而漢字的格式又是 8*8 的，普通的 LCD 無法顯示這么多的內(nèi)容，故在本設計中選 12864LCD 液晶顯示器，這個液晶顯示屏成本比較低，方便和各 個電路連接，在本設計中，采用三線串口通信方式與單片機連接。 如下圖，左接 12864 顯示電源，右接 12864 顯示屏背光電源， 12864 顯示屏接收 P0 口讀取外部 AD轉換芯片 ADC0809 第 8路（來自霍爾傳感器的數(shù)據(jù)）的數(shù)據(jù)，在 12864 上顯示出來。本次設計中 12864 和單片機采用 3線串口通信方式，如圖 。 ： 12864顯示電路部分 . 時鐘電路 時鐘電路是計算機的心臟，它控制著計算機的工作節(jié)奏，可以通過提高時鐘頻率來提高 CPU的速度，本次設計采用的晶振為 16MHz。 如下圖 ： ： 時鐘電路 . 復位電路 復位電路是一種用來使電路恢復到起始狀態(tài)的電路設備 ， 單片機系統(tǒng)的復位