μVISION高精度三维磁场测量电路设计与实现+源代码(3)
单片机的型号的选择，电路图和PCB图的设计等具体的硬件的设计过程，也包括了程
序的设计的过程与软件的模拟仿真过程。
本文的具体的章节安排如下：
第1章 引言。 介绍了本课题中的磁场测量技术的研究背景、研究意义及发展趋势。
第2章 磁场测试电路系统设计。介绍了磁场测量系统的主要硬件的类型以及所起
的作用。
第3章 磁场测量电路硬件电路设计。包含了磁场传感器、AD模数转换器、单片机、
串口通信接口的具体的型号的选择，也包含了硬件的设计连接，电路原理图，PCB图
的设计。
第4章 介绍了磁场测量系统的模拟仿真过程。先介绍了下位机基于KEIL μ
VISION，上位机用“串口调试软件”的仿真过程，然后介绍了上位机基于VB程序，下
位机基于“串口调试软件”的仿真过程。
第5章 对模拟仿真的结果进行分析。通过观察仿真结果，验证设计的正确性。
2 磁场测量系统设计
整个磁场测量电路由磁阻传感器、信号处理器、A/D转换器、单片机、通信接口
以及上位机PC构成： 本科毕业设计说明书（论文） 第 4 页 共 50 页
图2.1 磁场测量电路的构成
正确的选择系统所采用的磁场传感器，使其具有动态范围宽、灵敏度高、线性度
好等特点，能很好满足0-1G磁场的测量。磁场传感器将测得的信号送到信号放大器,
信号经过信号放大器放大之后A/D数据转换器，选择合适的A/D,使ADC分辨率不低于16
位，采样率不低于1Ksps。A/D数据转换器将模拟信号转换成电信号，电信号经过通讯
接口进入计算机，由计算机对电信号进行进一步处理，从而得到磁场强度的大小。
2．1 磁场传感器
目前，磁探测所涉及的范围非常的广泛，磁场测量可以利用的原理与方法也十分
的多，其根据测量所依据的物理现象的不同可分为：磁力法，电磁感应法，电磁效应
法，磁共振法，超导效应法，磁通门法，磁光效应法和巨磁阻效应法等。依据这些方
法，相继实现了不同原理的各种磁场测量仪器，其主要类型如表2.1所示
类型 工作原理 量程 备注
霍尔器件 霍尔效应 10 ~ 10 7 − 应用广泛，多用于电流传感及无刷电机控制，
但其灵敏度有待提高，噪声水平及静态偏移较
大。
磁敏电阻 磁阻效应 2 11
10 ~ 10 − − 半导体磁阻传感器的应用越来越少，而各向异
性磁阻（AMR）传感器由于其较高的灵敏度和低
成本，具有广泛的应用前景。
感应线圈
磁力计
法拉第电磁
感应定律
3 13
10 ~ 10− 不能探测静态或缓慢变化的磁场，低频响应差，
适用于邻近和距离探测。
磁通门
磁力计
材料的 B-H
饱和特性
2 10
10 ~ 10 − − 具有较高的分辨率和良好的鲁棒性，但体积较
大，价格较高且频率响应较低，广泛用于导航
系统。
核磁共振
磁力计
核磁共振 25 ~ 10 4 − 测量准确度高，常作为标准磁场量具基准、各
种磁强计的校准仪器及精密磁强计等使用。
磁光传感器 法拉第
磁光效应
10 ~ 10 1 − 可用于恒定磁场、交变磁场和脉冲磁场的测量。
超导磁力计 约瑟夫逊