【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 del”一欄，如圖 36 所示，再按 OK 鍵。然后按鍵盤 Pgdn鍵，則自動(dòng)創(chuàng)建并進(jìn)入內(nèi)電路設(shè)計(jì)頁(yè)。接著進(jìn)行內(nèi)電路的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)好如圖 37所示的內(nèi)電路，并設(shè)置內(nèi)電路中所有 DAC 原型的屬性 VHI=VHI。圖 36 新建元件綁定內(nèi)電路內(nèi)電路的設(shè)計(jì)原理描述：當(dāng)磁場(chǎng)為零的時(shí)候，霍爾傳感器的基準(zhǔn)輸出電壓為 ，在考慮元件性能有極限的情況下，壓差范圍為 —。本設(shè)計(jì)以典型值 為標(biāo)準(zhǔn)，則反向電場(chǎng)的電壓極限值為 ,正常電場(chǎng)的電壓極限值為，即電壓范圍為 —。但是目前，我們無(wú)法達(dá)到這個(gè)要求，為方便設(shè)計(jì)，我們模擬了一個(gè)電場(chǎng)，取電壓范圍為 —。由于不是固定值，則需要在創(chuàng)建模型中加一個(gè)控制端，通過(guò)控制端對(duì)電壓值進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)。這樣就可以假設(shè)通過(guò)兩個(gè)數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)表示，即a)+sin(wt)b)+sin(wt)圖 37 中接了兩個(gè)加法電路，分別接至 U3 的 X0、X1 口，即為輸入端。U3 的 A 端為霍爾元件的控制端 C 端，控制其為反相電場(chǎng)還是正向電場(chǎng)。例如C 端為高電平是其為反相電場(chǎng)，低電平時(shí)其為正向電場(chǎng)。U3 的 X 端為霍爾元件的 DOUT 端，即為輸出端。吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院電氣信息工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）共 28 頁(yè)，第 12 頁(yè) AD/DA 轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)中 AD 轉(zhuǎn)換電路采用的芯片是 ADC0809 其內(nèi)電路如圖 37 所示；圖 37 AD 轉(zhuǎn)換電路內(nèi)電路，設(shè)置屬性在內(nèi)電路頁(yè)點(diǎn)擊 Tools，選中 Model Compiler，創(chuàng)建模型文件，選擇路徑并取名存盤。然后返回主頁(yè)，選中新建元器件，再次啟動(dòng) Make Device 命令，進(jìn)入“Component Properties amp。 Definitions”，如圖 38 所示。按照?qǐng)D進(jìn)行 Mod file屬性操作的設(shè)置。再按 NEXT 鍵直到出現(xiàn)“Indexing and Library Selection”菜單，如圖 39 所示，設(shè)置分類和所在的庫(kù)。單擊 OK 則結(jié)束原理圖模型的創(chuàng)建。 圖 38 設(shè)置 Mod file 屬性 圖 39 定義元件所在庫(kù)吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院電氣信息工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）共 28 頁(yè)，第 13 頁(yè) R51k321U5TL431+59%RV1RV1(2)驗(yàn)證霍爾元件模型分 4 步。首先設(shè)計(jì)驗(yàn)證電路，選擇示波器來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證。波器相對(duì)應(yīng)的連接。然后啟動(dòng)仿真，在虛擬示波器上看到由創(chuàng)建模型轉(zhuǎn)換的模擬正弦波，圖 310 所示，證明創(chuàng)建模型正確。圖 310 驗(yàn)證電路仿真測(cè)試 基準(zhǔn)電壓的設(shè)計(jì)由于霍爾傳感器的基準(zhǔn)電壓為 ，而現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活中，一般電源電壓均為 5V 或者 12V,一般電池電壓均為，由此可見(jiàn)，想要直接得到 的電壓比較困難。因此，本設(shè)計(jì)中連接了一個(gè)外接電路，如圖 311：輸入電源電壓為 5V，通過(guò)計(jì)算及對(duì)滑動(dòng)變阻器的不斷調(diào)節(jié)，使其最后輸出電壓為 。此電路中還接了一個(gè)穩(wěn)壓二極管，起到限流的作用，保護(hù)整個(gè)電路的運(yùn)行。 圖 311 外接電路吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院電氣信息工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）共 28 頁(yè)，第 14 頁(yè) 調(diào)理電路模塊的設(shè)計(jì) 信號(hào)處理與采集電路我認(rèn)真的對(duì)不同的電場(chǎng)進(jìn)行了測(cè)量，這個(gè)系統(tǒng)的組成是由集成放大電路還有數(shù)字調(diào)節(jié)為零的電路構(gòu)成的。這樣就可以完成信號(hào)處理了。 儀表放大單元設(shè)計(jì)儀表放大單元由四個(gè)模塊組成。第一模塊為差分放大單元，用于壓差的反相磁場(chǎng)；第四模塊為電壓比較器，用于控制模擬開(kāi)關(guān)的輸出部分為正相還是反相。該單元基本原理描述為：當(dāng)采集到的信號(hào)電壓范圍為 —（V ），即壓差為 0—2(V)時(shí)，輸出的電場(chǎng)為正向電場(chǎng)。當(dāng)電壓范圍為 —（V ），即壓差為2 —0（V ）時(shí)，輸出的電場(chǎng)為反向電場(chǎng)。因此，正向放大單元需要接一個(gè)同相放大電路，反向放大單元?jiǎng)t需接一個(gè)反向放大電路。然而正向與反向的選擇就要通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)開(kāi)關(guān)顯示高電平時(shí)，輸出正向電場(chǎng)，反之，輸出則為反向電場(chǎng)。然而模擬開(kāi)關(guān)控制端的實(shí)現(xiàn)，本設(shè)計(jì)采用了電壓比較器，型號(hào)為 LM324。在選擇電壓比較器的過(guò)程中，遇到了不少疑惑。首先我們嘗試的電壓比較器的型號(hào)為 LM339，但是通過(guò)反復(fù)調(diào)試，比較器的輸出端始終出現(xiàn)低電平，不管霍爾元件的控制端接低電平還是高電平。于是，換用型號(hào)為 LM324的電壓比較器，將負(fù)端接差分放大模塊輸出的壓差值，正端接地，因?yàn)橹挥羞@樣才能保證電壓比較器的輸出端與模擬開(kāi)關(guān)的控制端導(dǎo)通，以致完成整個(gè)電路的實(shí)現(xiàn)。當(dāng)壓差輸出為 0—2(V)時(shí)，模擬開(kāi)關(guān)選項(xiàng)的電壓輸入為 X0 通道；當(dāng)壓差輸出為2 —0V 時(shí)，電壓輸出選擇 X1 通道。如圖 312 所示。吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院電氣信息工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）共 28 頁(yè)，第 15 頁(yè) 圖 312 儀表放大單元具體操作如下：儀表放大單元采用低成本、高精度的 OP07 集成放大器,因?yàn)樗恍枰獙?duì)外部電阻的設(shè)置即可進(jìn)行相應(yīng)倍數(shù)的放大，而且功耗低。在Proteus 的軟件庫(kù)中找到 OP07 型號(hào)的放大器，放置一個(gè)差分運(yùn)算放大器、一個(gè)同相放大器、一個(gè)反向運(yùn)算放大器、若干個(gè)電阻及模擬開(kāi)關(guān) 4053，相對(duì)應(yīng)的連接。將模擬霍爾傳感器采集的信號(hào)從 3 端輸入，2 端接外接電路輸出的基準(zhǔn)電壓 ，由 2 端和 3 端的電壓差作為差分運(yùn)算放大器的輸入電壓，再?gòu)?6 端輸出，分別接入同相放大電路及反相放大電路。放大電路的輸出端分別接至模擬開(kāi)關(guān)的 X0、X1 通道，A 端控制其正反向，最終由 X 通道輸出，連接至 A/ D轉(zhuǎn)換電路的輸入端。 數(shù)字調(diào)零生產(chǎn)和環(huán)境因素，有足夠的潛力。我們的加法和減法電路。實(shí)際上是由兩個(gè)運(yùn)算放大器組成，初始化系統(tǒng)。在不同的領(lǐng)域上，和相應(yīng)的補(bǔ)償值在messuNG 在內(nèi)存后，或手動(dòng)選擇的量程范圍，在相應(yīng)的數(shù)值，D/A 輸出補(bǔ)償。由于高精度的電壓小于 。所以電位不等。 A/D 轉(zhuǎn)換電路由于調(diào)理電路輸出的是模擬信號(hào)，為了更加方便有效的讀取數(shù)據(jù)，則需要將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，因此本設(shè)計(jì)需要采用一個(gè)多路 A/D 采樣電路，能夠?qū)斎腚妷哼M(jìn)行采樣并通過(guò) LCD 顯示采樣電壓值。A/D 輸入電壓范圍為 0~5V，吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院電氣信息工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）共 28 頁(yè)，第 16 頁(yè) AIN12AIN23AIN34AIN45AIN56AIN67AIN78AIN89AIN91 AIN1012REF+14REF13AIN01 SDO16ADR17CS15EOC19CLK18U4TLC1543CLKCSADRSDOEOC+5所以將調(diào)理電路的輸出電壓+5V 接入 A/D 轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓正端（REF+），負(fù)端接地，如圖 313 所示。 圖 313A/D 轉(zhuǎn)換電路為了實(shí)現(xiàn)在強(qiáng)干擾的環(huán)境下高精度測(cè)量，本設(shè)計(jì)采用的模數(shù)轉(zhuǎn)換器具有 10位分辨率的 A/D TLC1543。易于和單片機(jī)接口等良好性能。為了在經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)更高的測(cè)量速度，選擇該儀器的轉(zhuǎn)換時(shí)間為 10us,能夠很好地保持線性度，滿足實(shí)驗(yàn)測(cè)量的基本要求。TLC1543 A/D 轉(zhuǎn)換器在運(yùn)行過(guò)程中的原理描述：TLC1543 未開(kāi)始工作時(shí)，片選段/CS 為高電平，此時(shí) ADDR（4 位串行輸入口）和 CLK（時(shí)鐘控制）被禁止，與此同時(shí) DATA OUT（輸出端）處于高阻狀態(tài)。只有當(dāng)/CS 置低電平時(shí)，TLC1543 才開(kāi)始工作，從 ADDR 口輸入 4 位通道地址，分別為 BB2 、 BB0 。同時(shí) CLK 端接收到 4 個(gè)時(shí)鐘周期，再等待6 個(gè)時(shí)鐘周期，這 6 個(gè)周期即為對(duì)模擬輸入的采樣提供控制時(shí)序，當(dāng) CLK 的第10 個(gè)周期運(yùn)行之后，處于下降沿模式，前 10 個(gè)時(shí)鐘周期的過(guò)程中，EOC 一直處于高電平狀態(tài)。此時(shí)開(kāi)始轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換過(guò)程中，/CS 的下降沿使 DATA OUT 輸出端脫離高阻狀態(tài)，EOC 從邏輯高電平變?yōu)榈碗娖讲⑶冶３值碗娖街钡睫D(zhuǎn)換，做好數(shù)據(jù)的傳輸準(zhǔn)備工作。最后數(shù)據(jù)從 DATA OUT 端依次輸出：BBBBB BBBBB0。時(shí)序如圖 314 所示：圖 314 TLC1543 時(shí)序圖吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院電氣信息工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）共 28 頁(yè)，第 17 頁(yè) 液晶顯示單元LCD 液晶顯示模塊如圖315，采用了具有162個(gè)字符的顯示容量,5V工作電壓LM032L液晶顯示器，如圖35所示。該模塊內(nèi)嵌入微控制器，控制器內(nèi)帶有80字節(jié)的RAM 緩沖區(qū)。對(duì)控制器進(jìn)行讀寫操作前，都必須進(jìn)行讀寫檢測(cè)。基本操作時(shí)序可描述為：當(dāng)RS=L,RW=H,E=H 時(shí)，進(jìn)行讀狀態(tài)的操作，即輸出的D0~D7為狀態(tài)字；當(dāng) RS=H,RW=H,E=H時(shí)，進(jìn)行讀數(shù)據(jù)的操作，即輸出的D0~D7為數(shù)據(jù)。由此可以看出，讀狀態(tài)還是讀數(shù)據(jù)在使能端和讀寫端為高電平的時(shí)候由RS（數(shù)據(jù)/命令選擇端）決定。當(dāng)RW（讀 /寫選擇端）為低電平，E 為高脈沖時(shí)，則RS端決定D0~D7為寫指令碼還是寫數(shù)據(jù)，若RS 為低電平，則為寫指令，反之則為寫數(shù)據(jù)。AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0RSRWEGNDVDD714D613D512D41D310D29D18D07E6RW5RS4VS1VD2VE3LCD2LM032L圖315 液晶顯示單元對(duì)指令進(jìn)行初始化設(shè)置時(shí)，指令碼為00111000，8位數(shù)據(jù)接口?？刂破鲀?nèi)部設(shè)有數(shù)據(jù)地址指針，可以通過(guò)他們來(lái)訪問(wèn)內(nèi)部80字節(jié)RAM，數(shù)據(jù)指針設(shè)置的指令碼為80H+地址碼。 單片機(jī)及存儲(chǔ)系統(tǒng)本設(shè)計(jì)中的單片機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)由三部分組成：AT89C51，復(fù)位電路和時(shí)鐘電路。電路連接如圖316：吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院電氣信息工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）共 28 頁(yè)，第 18 頁(yè) AD1AD7AD6AD5AD4A32AD0RSRWEXTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0./U1AT89C51X112MHzC03pF C13pFC220uF R01k+5V+5VSDOADRCSCLKEOCALE圖316 單片機(jī)系統(tǒng)AT89C51單片機(jī)芯片包括一個(gè)8位的微處理器；一種帶4K 字節(jié)的存儲(chǔ)器；4個(gè)8位并行I/O端口P0P3，每個(gè)端口既可作為輸入，也可以作為輸出；本設(shè)計(jì)中的P0端口接液晶顯示器的D0D7端口。P2端口接A/D轉(zhuǎn)換器的相應(yīng)端口。芯片還包括兩個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；5個(gè)中斷源、兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)的中斷控制系統(tǒng)等。ALE 表示地址所存允許信號(hào)端， RST接復(fù)位電路， XTAL2接時(shí)鐘電路。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用按鍵手動(dòng)復(fù)位方式，按鍵手動(dòng)復(fù)位通過(guò)電阻和電源接通而實(shí)現(xiàn)。復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號(hào)。復(fù)位后P0到P3 口表現(xiàn)為高電平，程序寄存器和特殊功能寄存器全部清零。當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，芯片開(kāi)始運(yùn)行程序。功能組件的芯片運(yùn)行時(shí)鐘信號(hào)作為基準(zhǔn)，有條不紊的工作。因此，直接影響速度的時(shí)鐘芯片，芯片面積的質(zhì)量系統(tǒng)h的穩(wěn)定性直接影響。本設(shè)計(jì)采用電容C1，C2 振蕩器的振蕩頻率為12MHz。吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院電氣信息工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）共 28 頁(yè)，第 19 頁(yè) 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 主程序軟件設(shè)計(jì)測(cè)量?jī)x主程序。我們要處理好子程序與中斷子程序中的關(guān)系。我們要節(jié)約一些時(shí)間，這樣可以使中斷子程序消耗的時(shí)間更少。我們還可以選擇一些漸變的方法比如說(shuō)設(shè)置相應(yīng)的位置位。主程序包括很多子程序。有處理子程序。常規(guī)子程序等。主程序的流程就是要負(fù)責(zé)消息出理。還有就是新建的任務(wù)處理。首先需要對(duì)單片機(jī)進(jìn)行初始化設(shè)置，在51單片機(jī)中按下復(fù)位鍵復(fù)位。單片 口和 ，操作按鈕和按鈕在 LCD屏幕的不同數(shù)值，停止按鍵，顯示固定值。然后，鍵盤，按下啟動(dòng)按鈕，則執(zhí)行。R鍵盤消息的例程。采用霍爾傳感器的信號(hào)輸出調(diào)整電路、A／ D轉(zhuǎn)換器，模擬到數(shù)字信號(hào)的采集的10的輸出表明，在Lcd 的屏幕。如果輸出有效，則將數(shù)字值繼續(xù)轉(zhuǎn)換成高斯值顯示在液晶屏上，如果出錯(cuò)無(wú)效，則在液晶屏上顯示錯(cuò)誤信息。最后將有效值存入單片機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)。圖316 主程序流程圖吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院電氣信息工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）共 28 頁(yè)，第 20 頁(yè) A/D 軟件設(shè)計(jì)整體設(shè)計(jì)的主程序主要完成信號(hào)采集，數(shù)據(jù)處理和數(shù)值顯示