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1、摘要三分量磁通門地磁場(chǎng)檢測(cè)裝置是應(yīng)用磁通門傳感器對(duì)地磁場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量的矢量檢測(cè)裝置。與其它類型測(cè)磁儀器相比，磁通門傳感器具有分辨率高，測(cè)量弱磁場(chǎng)范圍寬，體積小、重量輕、功耗低，經(jīng)濟(jì)性好，能夠直接測(cè)量磁場(chǎng)的失量和適于在高速運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中使用等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。本文分析了磁通門傳感器的工作原理，詳細(xì)論述了如何采用數(shù)字檢波的方法進(jìn)行信號(hào)處理.本文還介紹了三分量地磁場(chǎng)檢測(cè)裝置硬件電路的設(shè)計(jì)和單片機(jī)程序。檢測(cè)裝置主要由三分量磁通門傳感器、單片機(jī)最小系統(tǒng)、A/D數(shù)據(jù)采集電路和串口電路構(gòu)成。三分量磁通門傳感器檢測(cè)到磁場(chǎng)的矢量大小，輸出信號(hào)經(jīng)過有源濾波器和放大器處理后得到三路幅度與磁場(chǎng)各分量大
2、小成正比的正弦信號(hào)。A/D同時(shí)對(duì)三路信號(hào)進(jìn)行4倍頻采樣，將兩個(gè)周期的采樣數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)，然后單片機(jī)通過串行端口將數(shù)據(jù)發(fā)送到計(jì)算機(jī)，最后由計(jì)算機(jī)完成數(shù)據(jù)的處理和分析。關(guān)鍵詞三分量地磁場(chǎng)數(shù)字檢波數(shù)據(jù)采集串行端口TheDesignofGeomagneticFieldDetectionDeviceBasedonThree-componentFluxgateSensorsAbstratThethree-componentfluxgategeoamagneticfielddetectiondeviceisakindofvectordetectiondevicewhichcanmeasure
3、thegeoamagneticfielddirectly.Comparedwithotherinstrumentswhichcanmeasuregeomagneticfield,thefluxgatesensorhasthevirtueofsmallsize,lightweight,lowpowerconsumptionandgoodeconomy,isusedwidelyindifferentfields.Thispaperintroducestheworkingprincipleofthefluxgatesensorandthedigitaldemodulationmetho
4、dindetail.Thedesignofhardwarecircuitofthethree-componentfluxgategeomagneticfielddetectiondeviceandprogammingofMCUarealsointroducedinthispaper.Thedetectiondeviceconsistsofthree-componentfluxgatesensors,MCUsystem,A/Ddataacquisitioncircuitandcomportcommunicationcircuit.Themagneticvectorisdetecte
5、dbythethree-componentfluxgatesensors,signalsoutputfromthesenorsareprocessedbyactivefiltersandamplifiers.Thentherearethreesinusoidalsignals,whoseamplitudeareproportionaltothemagnitudeofgeomagneticfieldcomponent.TheA/Dconvertorproduces4pointssamplingsignals,andtransmitsdataoftwocyclestoCPU,then
6、CPUsendthedatatocomputerviathecomport.Finally,thedataisprocessedandanalyzedbycomputer.KeywordsthreecomponentsgeomagneticfieldDigitaldemodulationDataAcquisitionComPort目錄摘要1ABSTRAT21緒論11.1研究三分量磁通門地磁場(chǎng)檢測(cè)裝置的目的和意義11.2各種測(cè)磁儀器21.3磁通門測(cè)磁儀器的研究現(xiàn)狀52檢測(cè)裝置的工作原理62.1磁通門傳感器的工作原理62.2檢測(cè)裝置的工作原理82.3地磁檢測(cè)裝置的主要功能123三分量
7、磁通門地磁場(chǎng)檢測(cè)裝置的硬件電路設(shè)計(jì)123.1前置檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)123.1.1分頻電路和信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)：133.1.2驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)：133.1.3選頻放大電路的設(shè)計(jì)：143.216位A/D轉(zhuǎn)換器4倍頻采樣的硬件設(shè)計(jì)163.2.1根據(jù)A/D采集電路的設(shè)計(jì)要求選擇合適的A/D：163.2.2A/D采集電路的設(shè)計(jì)：173.3內(nèi)部電源的設(shè)計(jì)184三分量磁通門地磁場(chǎng)檢測(cè)裝置的的軟件設(shè)計(jì)194.1STC89C54RD+單片機(jī)介紹194.2A/D的軟件控制204.3程序流程圖214.4示例
