【導讀】受外界干擾小、信號穩(wěn)定清晰等其它方法無法比擬的優(yōu)勢。本文介紹了核磁共。振理論原理，以及基于核磁共振方法的磁場測量系統(tǒng)的設計與實驗。偏壓調整邊緣振蕩器的振蕩頻率，實現(xiàn)共振信號的搜索和跟蹤。動公式轉換成待測磁場的磁感應強度，使用串口調試助手顯示測量結果。然后論文對具體裝置的實現(xiàn)進行了深入的剖析，這其中包括：磁場。的構建，電路部分和探頭部分纏繞線圈的方式。通過對比幾種產生均勻磁場方。電路部分采用一種基于邊限振蕩器檢測方法來提高檢。測的靈敏度，描述了邊限振蕩器的原理，詳細介紹了振蕩器及檢測電路的實現(xiàn)。

　　

【正文】 計思想 P0， P1， P2， P3 接地，此時初始計數(shù)為 0000，為使得進行 10 分頻最后一個數(shù)字為 1001，所以 Q1， Q2 接反相器與 Q0， Q3 一起 接入 4 輸入與非門。當計入數(shù)值為 1001 時為 10 計數(shù)，此時 4 輸入與非門輸出低電平， 1 腳置 0， 74LS160重新計數(shù)，進而循環(huán)計數(shù) [1][4][5]。 CH341轉 UART 協(xié)議 所用芯片 概述 CH341 是一個 USB 總線的轉接芯片，通過 USB 總線提供異步串口，打印口，并口以及常用的 2 線和 4 線等同步串行接口。 在異步串口方式下， CH341 提供了兼容 USB 相關規(guī)范或 MEM 方式的 8 位沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 23 并行接口，用于在不需要單片機 /DSP/MCU 的環(huán)境下，直接輸入輸出數(shù)據。 除此之外， CH341 芯片還支持一些常用的同步串 行接口，例如 2 線接口（ SCL線、 SDA 線 ） 和 4 線接口（ CS 線、 SCK/CLK 線、 MISO/SDI/DIN 線、MOSI/SDD/DOUT 線等）。 6N137 是一款用于單通道的高速光耦合器 。 CH341 引腳圖 45 圖 45 CH341 引腳圖 轉協(xié)議所用到的引腳及引腳功能 ACT：使 USB 完成狀態(tài)輸出功能，低電平有效。 RST：外部復位輸入，高電平平有效，內置下拉電阻。 TXD：串行數(shù)據輸出 。 RXD： 串口數(shù)據輸入，內置上拉電阻。 V3：在 電源電壓時連接 VCC 輸入外部電源 ，在 5V 電源電壓時外接容量為 退耦電容。 UD＋：直接連到 USB 總線的 D＋數(shù)據線。 UD－：直接連到 USB 總線的 D－數(shù)據線。 GND：公共接地端，直接連到 USB 總線的地線。 X1：晶體振蕩的輸入端，需要外接晶體及振蕩電容。 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 24 X0：晶體振蕩的反相輸入端，需要外接晶體及振蕩電容。 VCC：正電源輸入端，需要外接 電源退耦電容。 TEN：串行發(fā)送使能，低電平有效，內置上拉電阻。 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 25 電路原理圖 如圖 46 圖 46 USB 轉 UART 協(xié)議電路原理圖 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 26 原理圖設計思想： CH341 部分： ACT接口完成與 USB 表示狀態(tài)輸出，連接發(fā)光二極管表示電路正在工作狀態(tài)， RST高電平有效使芯片進行正常的復位功能， TXD 與 RXD與單片機 STC12C5410AD 連接，使單片機正常輸出數(shù)據。 V3 作為小電源外接 的退耦電容使芯片 CH341 正常工作， UD＋ ,UD－與 USB 接口正常連接X1,X0 接外部晶體和振蕩電容，晶體常用的大小為 12M，振蕩電容一般不超過30pF，這里選用常用的 15pF。 TEN接地，在低電平時 正常工作，使得 串口 得以正常發(fā)送數(shù)據。 6N137 部分：在傳輸數(shù)據過程不改變邏輯狀態(tài)，通常 為 3 腳作為輸入端， 2腳直接接高電平， 7 腳作為使能端與 VCC 一起接電源。 部分：作為穩(wěn)壓塊為整部分電路提供穩(wěn)定的電源信號。 小結 講述作為主控 CPU(STC12C5410AD)的一些基本介紹，基本性能，管教圖，還有基于整體設計的單片機部分的原理電路圖，程序流程圖等。 CH341 作為 USB轉 UART 協(xié)議的一些主要芯片的基本原理，引腳圖，基本設計思想，電路設計原理圖等。 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 27 第 5 章 結 論 本課題設計了一個基于核磁共振方法的磁場測量方案，對不同的設計方案進行了論證，綜合 對比出應用最廣泛，最容易實現(xiàn)的系統(tǒng)方案。 本設計核磁共振方案是基于連續(xù)波方法檢測，檢測的是吸收信號，為了使檢測的吸收信號最大最明顯，要嚴格滿足拉莫爾方程，使連續(xù)波頻率等于進動頻率。 本論文完成的工作有： 1．使用邊緣振蕩器作為測量核磁共振頻率的核心電路，其中變容二極管通過調整反相偏壓能夠對共振頻率簡單的變化實現(xiàn)跟蹤測量。 2．使用一些基本的濾波電路，基本放大電路對共振信號進行濾波，提取。 3．為了避免共振頻率太大導致 STC12C5410AD 芯片無法測量，加入芯片74LS160 作為 10 分頻器。 4．使用 STC12C5410AD 作為主控 CPU 進行共振信號脈寬、周期的計算，并引入拉莫爾公式做頻率與磁場的 轉換，使測量出的共振頻率直接轉換為數(shù)值以便在串口調試助手上顯示。 5．使用 CH341 及 6N137 等芯片連接成 USB 轉 UART 協(xié)議，以便連接到PC 機。 6．設計總電路原理圖 7．設計總電路線路板圖 PCB 8．主控 CPUSTC12C5410AD 的軟件流程圖與匯編程序。 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 28 參考文獻 [1] 李朝清 . 單片機原理及接口技術 [M]. 北京： 北京航天航空大學出版社 ， 1999. [2] 劉明山 . 電子電路 CAD 與 OrCAD 技術 [J]. 機械工業(yè)出版社， . [3] 姚四改． Protel 99 SE 電子線路設計教程 [M]. 上海交通大學出版社 ， 2020. [4] 華成英，童詩白．模擬電子技 術基礎 [M]. 高等教育出版社 ， 2020. 5. [5] 李群芳 ,張士軍，黃建．單片微型計算機與接口技術 [J]. 電子工業(yè)出版社 ， 2020. 5. [6] 閆石 . 數(shù)字電子技術基礎 [J]. 北京 : 清華大學出版社 ， 2020. 8. [7] 李大明 . 磁場的測量 [J]. 北京：機械工業(yè)出版社 ， 1993. [8] 毛振瓏 . 磁場 測量 [M]. 北京：原子能出版社 ， 1985. [9] 建立超導強磁場測試標磚研究報告之一低溫核磁共振測場儀 . 北京：中國計量科學研究院 ， 1988. [10] 惠敏 . 教學用核磁共振儀的研制 [M]. 西安：西安理工大學 ， 2020. [11] , improved circuit for nuclear magic resonance detection[J]. Journal of Scientific Insturments,1967. [12] Pulsed gradient analysis using a dedicated magometer MAGMA(1997)5, 5357. [13] Mems fluxgate magometer for parallel robot application Microsyst Technol (2020)16:787790. [14] A PORTABLE MAGNETOMETER Biomedical Engineering , , 1996. [15] THE DEGREE OF ASTATICISM OF AN ASTATIC MAGNETOMETER,BOHUMIL PESINA,Studia , 1979. [16] 宋啟則，陳潔 . 北京：核磁共振原理及應用 [M]. 兵器工業(yè)出版社， 1992. [17] 吳劍峰，吳世英 . 影響 NMR 檢測靈敏度幾種因素的研究 [J]. 四川大學學報（自然科學版）， 2020， 39（ 3）： 572575. [18] 高漢賓，鄭耀華 . 簡明核磁共振手冊 [M]. 武漢：湖北科學技術大學出 版社， 1989. [19] 變容二極管和電調諧 [J]. 電子世界， 2020， 6： 5455. [20] 鄭清明 . 核磁共振測量儀的自動搜索及快速跟蹤系統(tǒng) [J]. 電測與儀表， 1986， 1：2527. 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 29 致 謝 本論文是傅元副教授的精心指導下完成的。在課題的設計與論文的撰寫過程中，傅老師給予了我耐心的講解與指導，使我對核磁共振的原理和應用有了較深的理解，幫助我順利完成了畢業(yè)設計，同時也學到了一些課堂中沒開設過的課程內容，例如核磁共振基本原理方面的知識。傅老師學識淵博，治學嚴謹，誨人不倦，在他的悉心指 導下，我接受了全新的設計理念和思考方式，掌握了通用的設計方法，可謂受益良多，在此致以誠摯的謝意。 在論文設計期間，同寢室的同學營造了很好的學習氛圍， 2020 級測控技術與儀器專業(yè)的全體同學給予了我不同程度的關心和幫助，在此表示衷心的感謝。 向這些年來一直默默關心我、支持我的父母、親人表示衷心的感謝。 最后，向所有評閱本論文的各位老師、教授致以深深的敬意。 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 30 附錄 A 電路總原理圖 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 31 附錄 B PCB 板圖 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 32 附錄 C PCB3D 板圖 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 33 附錄 D 匯編程序 /**/ AUXR EQU 8EH ADC_CONTR EQU 0C5H ADC_DATA EQU 0C6H ADC_LOW2 EQU 0BEH PIM0 EQU 091H PIM1 EQU 092H /**/ ADC_POWER EQU 80H ADC_FLAG EQU 10H ADC_START EQU 08H ADC_SPEEDLL EQU 00H ADC_SPEEDL EQU 20H ADC_SPEEDH EQU 40H ADC_SPEEDHH EQU 60H ADCCH DATA 20H /**/ ORG 0000H LJMP MAIN ORG 002BH LJMP ADC_ISR /**/ ORG 0100H MAIN: MOV SP,3FH MOV ADCCH,0 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 34 LCALL INIT_UART LCALL INIT_ADC ORL AUXR,10H MOV IE,0A0H SJMP $ /**/ ADC_ISR: PUSH ACC PUSH PSW ANL ADC_CONTR,NOT ADC_FLAG MOV A,ADC_RES LCALL SEND_DATA /**/ INIT_ADC: MOV A,0FFH MOV P1,A MOV PIM0,A MOV PIM1,A MOV ADC_DATA,0 MOV A,ADCCH ORL A,ADC_POWER|ADC_SPEEDLL|ADC_START。 MOV ADC_CONTR,A MOV A,2 LCALL DELAY RET /**/ INIT_UART: MOV SCON,5AH MOV TMOD,20H 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 35 MOV A,5 MOV TH1,A MOV TL1,A SETB TR1 RET /**/ SEND_DATA: JNB TI,$ CLR TI MOV SBUF,A RET /**/ DELAY: MOV R2,A CLR A MOV R0,A MOV R1,A DELAY1: DJNZ R0,DELAY1 DJNZ R1,DELAY1 DJNZ R2,DELAY1 RET END