基于嵌入式操作系統(tǒng)的磁場測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　(1)為了實(shí)現(xiàn)多路磁場傳感器的信號輸入，設(shè)計(jì)中采用片選芯片74HCl5進(jìn)行通道的選擇。通過對74HCl53控制端S0，Sl輸入不同的數(shù)據(jù)組合(00，10，0l，11)，輸出端lY和2Y就可實(shí)現(xiàn)不同輸入通道的選擇。

　　(2)在整個(gè)系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)中，前置放大電路的主要作用是將傳感器輸出的、和磁場強(qiáng)度成正比的微弱電壓信號放大。根據(jù)其要求，設(shè)計(jì)的前置放大電路采用了差動(dòng)放大的方式，電路如圖3所示。它具有高共模抑制比、輸入阻抗高、輸出阻抗低、失調(diào)小、溫漂小、線性好等優(yōu)點(diǎn)。

　　(3)磁場測量系統(tǒng)對不同的測量對象進(jìn)行測量時(shí)，磁場傳感器的感應(yīng)強(qiáng)度都會(huì)不同。要實(shí)現(xiàn)不同測量對象自適應(yīng)量程的切換，必須設(shè)計(jì)一個(gè)放大倍數(shù)可調(diào)的模塊，而且放大倍數(shù)的范圍應(yīng)較廣。現(xiàn)采用BURR-BROWN公司的PGA202／203程控儀表放大器，該芯片無需外圍芯片，而且PGA202與PGA203經(jīng)級聯(lián)可組成從l~8000倍的16種程控增益。放大范圍可滿足系統(tǒng)的需要。

　　(4)因磁場檢測時(shí)會(huì)受到環(huán)境中其它外部磁場的干擾而輸出偏移電壓，所以在電路設(shè)計(jì)中設(shè)有自動(dòng)調(diào)零電路，在每次儀器使用前進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn)。實(shí)現(xiàn)方法是在輸入端增加一個(gè)開關(guān)，校準(zhǔn)時(shí)輸入直接接地，測量時(shí)輸入接傳感器。主控制器將接地時(shí)的輸出記錄在數(shù)據(jù)區(qū)中，并將此輸出作為零點(diǎn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)零。

　　(5)該儀器檢測的是交變磁場，所以對磁場的頻率檢測是必需的。實(shí)現(xiàn)方法是將磁場檢測信號通過一個(gè)過零比較器變成方波，方波經(jīng)過二極管將正電壓部分送至單片機(jī)的輸入捕捉引腳進(jìn)行頻率檢測。

　　總之，前端信號處理模塊的設(shè)計(jì)關(guān)系到系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)是否可靠和準(zhǔn)確。在設(shè)計(jì)的過程中，遇到信號在程控放大倍數(shù)設(shè)置為1000的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)失真的情況，究其原因，是器件PGA202的性能問題導(dǎo)致。所以必須根據(jù)器件的性能參數(shù)選擇合適的放大倍數(shù)。