基于嵌入式操作系統的磁場(chǎng)測量系統的設計

　　(1)為了實(shí)現多路磁場(chǎng)傳感器的信號輸入，設計中采用片選芯片74HCl5進(jìn)行通道的選擇。通過(guò)對74HCl53控制端S0，Sl輸入不同的數據組合(00，10，0l，11)，輸出端lY和2Y就可實(shí)現不同輸入通道的選擇。

　　(2)在整個(gè)系統的電路設計中，前置放大電路的主要作用是將傳感器輸出的、和磁場(chǎng)強度成正比的微弱電壓信號放大。根據其要求，設計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、失調小、溫漂小、線(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)。

　　(3)磁場(chǎng)測量系統對不同的測量對象進(jìn)行測量時(shí)，磁場(chǎng)傳感器的感應強度都會(huì )不同。要實(shí)現不同測量對象自適應量程的切換，必須設計一個(gè)放大倍數可調的模塊，而且放大倍數的范圍應較廣?，F采用BURR-BROWN公司的PGA202／203程控儀表放大器，該芯片無(wú)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(mǎn)足系統的需要。

　　(4)因磁場(chǎng)檢測時(shí)會(huì )受到環(huán)境中其它外部磁場(chǎng)的干擾而輸出偏移電壓，所以在電路設計中設有自動(dòng)調零電路，在每次儀器使用前進(jìn)行自動(dòng)校準。實(shí)現方法是在輸入端增加一個(gè)開(kāi)關(guān)，校準時(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)的輸出記錄在數據區中，并將此輸出作為零點(diǎn)而實(shí)現自動(dòng)調零。

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

　　總之，前端信號處理模塊的設計關(guān)系到系統測量數據是否可靠和準確。在設計的過(guò)程中，遇到信號在程控放大倍數設置為1000的時(shí)候會(huì )出現失真的情況，究其原因，是器件PGA202的性能問(wèn)題導致。所以必須根據器件的性能參數選擇合適的放大倍數。