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  
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