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      磁阻傳感器的電路設(shè)計以及工作原理
      
						
      閱讀：2008發(fā)布時間：2008-07-09
      
					
      
					
      
						
        
							
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          本文的課題背景是一個機(jī)器人玩具的控制系統(tǒng)設(shè)計，主芯片采用的是以摩特羅拉公司的MC86EZ328芯片，只完成與通信、運(yùn)算等有關(guān)的主要操作，在沒有操作時，由運(yùn)行于其上的操作系統(tǒng)uClinux來維護(hù)。對于所有與EZ328的核心運(yùn)算、控制、通信、操作無關(guān)的外圍設(shè)備的維護(hù)和控制都通過一塊AT89C52來完成，它與EZ328的底層通信協(xié)議為同步串口協(xié)議（SPI），在AT89C52中由軟件來實現(xiàn)。C52包含的部件主要是A/D轉(zhuǎn)換器，鍵盤接口，電機(jī)驅(qū)動模塊。硬件結(jié)構(gòu)電路圖如下圖1： 
        
      圖1 
      1.1 磁阻傳感器工作原理 
      　　HMC的輸出電壓為磁場強(qiáng)度為0時傳感器的輸出。所以當(dāng)U0為0時， Uout正比于磁場強(qiáng)度B。如圖4，假設(shè)機(jī)器人處于水平面上，X為機(jī)器人行進(jìn)方向，Y為水平面上垂直X的方向向右（即X順時針轉(zhuǎn)90），地里北極方向和地磁北極方向如圖所示。H為地磁場，Hx、Hy分別是H在X、Y方向的水平分量， β為機(jī)器人行進(jìn)方向和地磁北極方向的夾角， γ為地磁北極和地理北極方向的夾角，K就是機(jī)器人行進(jìn)方向與地理北極方向之間的夾角，也就是我們zui終要求的角度。（此處的β、γ、 K都是由前者出發(fā)順時針到達(dá)后者的角度）由圖可明顯看出，K= β-γ。而在地球上不同方位的γ可查表得出，所以關(guān)鍵就是求得 。由磁阻傳感器可以得出Hx、Hy，（此處忽略了機(jī)器人在Z軸方向的傾斜，所以二維傳感器就夠用了），。 

      圖2 
      　　1.2 磁阻傳感器信號采集模塊電路設(shè)計 
      　　從HMC1022輸出的電壓信號非常微弱，我的測試是0到3mv（具體每個芯片的輸出不是*一致）,需要經(jīng)過放大器的放大，放大器選用的是AN622,放大倍數(shù)選定為600倍，這種放大器可以加上一個2.5v的偏置電壓，所以輸出到A/D的電壓為2.5v+（0～3mv）＊600,兩路采集到的電壓信號經(jīng)過放大后連接到ADC0832。ADC0832是個兩通道8位精度的逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，通過一個串行的I/O口DI輸入一個MUX ADDRESS序列，來配置A/D成差分方式并選擇哪一路通道的信號。2051通過一路I/O來串行讀入轉(zhuǎn)換后的數(shù)值。 
      　　用max662a作為RST/SET部分的恒壓源，電路的工作原理及流程如下： 
      　　1. 由2051的14端（P1.7）輸出高電平，SR電路set功能選通 
      　　2. 通過2051 P1各相應(yīng)端子控制ADC0832，完成一次A/D轉(zhuǎn)換，記下此次讀入的電壓值Vset 。 
      　　3. 2051的P1.7輸出低電平，SR電路reset功能選通 
      　　4. 通過2051 P1各相應(yīng)端子控制AD0832，完成一次A/D轉(zhuǎn)換，記下此次讀入的電壓值Vrst 
      　　5. 求出1022的輸出偏置電壓V0=（Vset+Vrst）/2。 
      　　6. 通過2051控制AD0832完成A/D轉(zhuǎn)換，將每一次讀入的值Vrst減去V0就得到計算需要用的電壓Vread=Vrst-V0;（包括兩個軸方向的電壓Vready、Vreadx） 
      　　7. 求得  
      　　8. K=β-γ, goto 6 
      　　經(jīng)過2051處理后得出的數(shù)值，在時鐘的配合下用一個I/O口模擬PWM輸出，傳給C52單片機(jī)。
          整個電路設(shè)計作為機(jī)器人玩具的可加載模塊，在實際使用中的效果很好，對方向的分辯率*在5度以內(nèi)，從性價比來看，這種電路設(shè)計是比較成功的設(shè)計。 
       
      
				
      
			
      
			
      
		
      
	
      
	
	
      
		
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