基于嵌入式操作系統(tǒng)的磁場測量系統(tǒng)的設計

　　(1)為了實現(xiàn)多路磁場傳感器的信號輸入，設計中采用片選芯片74HCl5進行通道的選擇。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就可實現(xiàn)不同輸入通道的選擇。

　　(2)在整個系統(tǒng)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、和磁場強度成正比的微弱電壓信號放大。根據(jù)其要求，設計的前置放大電路采用了差動放大的方式，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、線性好等優(yōu)點。

　　(3)磁場測量系統(tǒng)對不同的測量對象進行測量時，磁場傳感器的感應強度都會不同。要實現(xiàn)不同測量對象自適應量程的切換，必須設計一個放大倍數(shù)可調的模塊，而且放大倍數(shù)的范圍應較廣?，F(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)因磁場檢測時會受到環(huán)境中其它外部磁場的干擾而輸出偏移電壓，所以在電路設計中設有自動調零電路，在每次儀器使用前進行自動校準。實現(xiàn)方法是在輸入端增加一個開關，校準時輸入直接接地，測量時輸入接傳感器。主控制器將接地時的輸出記錄在數(shù)據(jù)區(qū)中，并將此輸出作為零點而實現(xiàn)自動調零。

　　(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。實現(xiàn)方法是將磁場檢測信號通過一個過零比較器變成方波，方波經過二極管將正電壓部分送至單片機的輸入捕捉引腳進行頻率檢測。

　　總之，前端信號處理模塊的設計關系到系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)是否可靠和準確。在設計的過程中，遇到信號在程控放大倍數(shù)設置為1000的時候會出現(xiàn)失真的情況，究其原因，是器件PGA202的性能問題導致。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)。