基于AT89C52单片机的特斯拉计计算.doc

分类号： 编号： 沈阳化工大学 本科毕业论文 题 目： 基于AT89C52单片机的特斯拉计计算 院 系： 专 业： 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 论文提交日期： 年 月 日 摘 要 特斯拉计是用于测量各种永磁体表面磁场强度及气隙磁场强度的测量仪器，是利用霍尔效应原理制成的测磁工具。目前，在科研和生产中，由于特斯拉计在测量磁场过程中灵敏、适应性强、可靠性高、易微型化而被广泛采用。但由于霍尔探头本身存在的差异性及测量的非线性，而且在使用过程中容易损坏且定标复杂，所以必须设计出一个方案改变这种状况，使特斯拉计的应用更简易，实现自动定标和非线性区的测量。 本文主要从硬件电路和软件结构两方面介绍单片机控制的特斯拉计。硬件系统以AT89C52为核心，主要包括霍尔探头、主控电路、定标电路、信号采集和处理电路、光电隔离电路、频率测量电路、数据存储电路、显示电路、PC机的通讯接口和键盘等。磁场测量主要由霍尔探头、恒流源、不等位电势补偿电路、程控信号放大电路、A/D转换器、D/A转换器组成。定标参数及非线性区数据表格存储在串行存储器X24128中，以供单片机读取，实现定标和非线性区的磁场测量。D/A转换器采用串行16位精度的MAX541，其电压输出用来控制由LM358双运算放大器构成的压控恒流源，为霍尔探头提供工作电流，完成霍尔探头的定标。不等位电势补偿电路采用由两个高精度低漂移运算放大器OP07构成的加减法运算电路，在系统出厂前将不同探头各量程的不等位电势存储在E2PROM中，测量时提供给数字调零电路。程控放大电路采用模拟选择开关，利用电阻网络和一个运算放大器OP07组成，可程控调节不同的放大倍数，实现量程的自动转换功能。A/D转换电路采用±14位串行MAX110实现，将测量的不同磁场值转换成数字信号送给单片机，完成数据采集。交变磁场的峰值测量电路采用采样保持器LF398组成，通过单片机I/O口P1.2、P2.0、P2.1控制正峰值的采样及保持，P1.3、P2.2、P2.3控制负峰值的采样及保持来实现。频率测量只需对调零后信号进行适当的放大，经过一个过零滞回比较器整形得到方波信号，再通过一个四分频器后，在频率大于5kHz时用计数法，小于5kHz时用测周法，由定时器/计数器T0、T1及外部中断来实现测量。电路中所有与模拟电路有关的低频接口控制线都采用光电耦合器TLP521进行隔离。显示电路采用8279LED实现，两行分别用于显示主机的实时测量数据磁场值和交变磁场频率值，键盘利用单片机的I/O口直接控制，实现五个按键：定标键、调零键、量程转换键、自动测量键、显示暂停键，按键采用中断方式响应。 关键词：磁场测量；霍尔探头；自动定标；单片机 ABSTRACT Teslameter is to be used to measure the surface intensity of magnetic field of various permanent-magnets and the intensity of magnetic field of air-gap 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 complicated. Therefore，to change this situation and make the application of Teslameter simpl