0  引言

　　霍爾傳感器是利用霍爾效應(yīng)工作的半導(dǎo)體元件。由于霍爾元件轉(zhuǎn)換效率高、響應(yīng)速度快、動態(tài)范圍寬、頻率特性好、低噪音等特點，使霍爾傳感器在電機檢測、磁場強計、轉(zhuǎn)速控制器、位置檢測與自動控制等方面得到廣泛的應(yīng)用。在許多場合，需要了解霍爾傳感器的各種性能，本測試系統(tǒng)應(yīng)用Visual Basic可視化程序設(shè)計語言和單片機與計算機之間的RS-232串行通信，實現(xiàn)霍爾傳感器參數(shù)的自動測量與記錄、分析。

　　1  測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　1．1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)與原理

　　霍爾傳感器性能測試系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。信號處理電路板一方面接收霍爾傳感器的測量信號，并處理成標(biāo)準(zhǔn)信號傳送給單片機，另一方面根據(jù)單片機傳送的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，使霍爾傳感器在規(guī)定的條件下進(jìn)行工作。單片機通過RS-232串行通信口，向計算機傳送測量信號，并接收控制信號。計算機用于霍爾傳感器性能測試數(shù)據(jù)的顯示、分析和存儲。

　　圖1   測試系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

　　1．2信號處理原理

　　本系統(tǒng)有霍爾傳感器的靈敏度KH和霍爾電勢溫度系數(shù)α二個測試參數(shù)。信號的處理如圖2所示。

　　圖2   信號處理原理圖

　　X1—控制信號，調(diào)節(jié)電阻R，控制磁場強度     X2—控制信號，調(diào)節(jié)霍爾傳感器的激勵電流

　　X3--控制信號，控制電源開關(guān)                X4—控制信號，調(diào)節(jié)加熱器電壓來控制溫度

　　Y1—測試信號，測量霍爾傳感器的輸出電壓     Y2—測試信號，測量測試系統(tǒng)的環(huán)境溫度

　　在輸出控制信號X3、X1和X2時，使霍爾傳感器工作在某一固定磁場強度和不同的激勵電流的條件下，或者在某一固定激勵電流和不同的磁場強度條件下，傳感器會輸出一系列的空載霍爾電勢，通過計算機的運算，計算出不同條件下的靈敏度KH。在某一固定的磁場強度和激勵電流條件下，通過控制信號X4，改變電加熱器的電壓和測量測試系統(tǒng)的環(huán)境溫度信號Y2，來測量傳感器的霍爾電勢溫度系數(shù)α。

　　2．RS-232串行通信實現(xiàn)

　　2．1 串行通信的實現(xiàn)

　　單片機和計算機之間的數(shù)據(jù)傳送是通過RS-232串行口實現(xiàn)的。計算機向單片機傳送控制命令和數(shù)據(jù)，由單片機把信號傳輸?shù)叫盘柼幚黼娐钒迳�，然后再測量信號處理電路板的輸出信號，通過串行口回傳給計算機。串行口數(shù)據(jù)通信協(xié)議是：數(shù)據(jù)傳輸速率為 9600bps，1位開始位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無奇偶校驗位。由于僅僅是單片機與計算機相互傳送信息，所以RS-232串行口只需要接收、發(fā)射和地三根導(dǎo)線。單片機采用AT89C52芯片，它的邏輯電平與計算機的RS-232的接口電平不一致，需要在單片機和計算機的RS-232串行口之間，設(shè)計一個MAX232芯片，該芯片可以實現(xiàn)把單片機的0V、+5V電壓轉(zhuǎn)換成RS232接口的邏輯“1”電平（-3 --  -15V）和邏輯“0”電平（+3 ---+15V）。如圖3所示，圖中C1 – C5均為1μF。

　　圖3 MAX232芯片的應(yīng)用

　　2．2 VB的應(yīng)用

　　VB（Visual Basic）是計算機系統(tǒng)中主要的開發(fā)語言，它具有高效、簡單易學(xué)和強大的圖形功能，支持面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計，具有結(jié)構(gòu)化的事件驅(qū)動編程模式和良好的人機界面，提供了功能強大的通訊控件MSCOMM。因此，應(yīng)用VB語言可以方便地設(shè)計需要大量圖形顯示的應(yīng)用程序。利用MSCOMM控件可以設(shè)置串行通信的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，對串口狀態(tài)及串口通訊的信息格式和協(xié)議進(jìn)行設(shè)置。MSCOMM控件是一個標(biāo)準(zhǔn)的十位串行口通訊，在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)過程中觸發(fā)OnComm事件，訪問CommEvent屬性來了解通訊事件的類型。

　　2．3 VB通訊控件的程序設(shè)計

　　Private Sub Form_Lopad()          ;串行口初始化程序

　　Comm1.CommPort=1                ;設(shè)置串行口1

　　Comm1.Settings=”9600,n,8,1”   ;設(shè)置波特率、奇偶校驗、數(shù)據(jù)位和停止位

　　Comm1.InputLen=0                ;讀接收緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)

　　Comm1.InBufferSize=255          ;設(shè)置接收緩沖區(qū)的大小

　　Comm1.OutBufferSize=255         ;設(shè)置發(fā)送緩沖區(qū)的大小

　　Comm1.PortOpen=True             ;打開串行口1

　　Comm1.Sthreshold=1              ;緩沖區(qū)空觸發(fā)

　　Comm1.Rthreshold=1              ;數(shù)據(jù)進(jìn)入接收緩沖區(qū)觸發(fā)接收事件

　　End Sub                            ；程序結(jié)束

　　以上是VB的串行口的初始化程序，還有數(shù)據(jù)發(fā)送和接收程序，數(shù)據(jù)發(fā)送程序是計算機向單片機發(fā)送控制命令和數(shù)據(jù)，接收程序是接收單片機檢測的數(shù)據(jù)。

　　2．4  單片機串行通訊程序設(shè)計

　　單片機與計算機進(jìn)行串行通訊，需要對AT89C52的串行口控制器SCON設(shè)置，使SCON=50H，工作在串行方式1的10位異步通訊方式，使AT89C52的中斷允許寄存器IE的中斷位EA=1，允許串行口中斷。串行口的初始化程序如下：

　　CXK：  MOV    TH1，#0FDH        ；設(shè)置波特率

　　MOV    TL1，#00H         ；

　　MOV    TMOD，#20H        ；設(shè)置定時器2的工作方式為2

　　MOV    TCON，#40H        ；定時器啟動

　　SETB   ES                ；串行口允許中斷

　　MOV    SCON，#50H        ；設(shè)置串行口工作方式為1

　　RET

　　3．需要注意的幾個方面

　　3．1磁場強度的產(chǎn)生與調(diào)節(jié)

　　在圖2中，電源E應(yīng)該保持穩(wěn)定，調(diào)節(jié)磁場強度的電位器采用數(shù)字式電位器，可以精確地調(diào)節(jié)場強。在使用前，用高一級精度的場強儀來測量數(shù)字電位器不同阻值下的磁場強度，把二者相對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲在計算機中，作為調(diào)節(jié)磁場強度的依據(jù)。

　　3．2溫度的測量與控制

　　用熱敏電阻作為溫度傳感器，熱敏電阻的靈敏度高，熱慣性小，可以快速正確地測量到溫度值。電加熱器使用電阻絲通220V交流電供熱，為了減少加熱器的熱慣性和便于溫度控制，將電阻絲繞在一個平面上，并用一個小風(fēng)扇，使測試系統(tǒng)中的溫度分布均勻和使霍爾傳感器的溫度比較快地達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，采用單回路閉環(huán)控制系統(tǒng)。由于霍爾電勢溫度系數(shù)α是指溫度變化1℃時的變化情況，所以系統(tǒng)溫度的測量和控制有比較高的要求。

　　4．結(jié)束語

　　在霍爾傳感器性能測試系統(tǒng)的設(shè)計中，充分發(fā)揮了單片機和計算機的作用，充分發(fā)揮了VB的圖形功能，使測試系統(tǒng)具有相當(dāng)友好的用戶界面。

　　本文作者創(chuàng)新點: 由于使用了計算機，能夠根據(jù)測試的要求，在不改變硬件結(jié)構(gòu)的條件下，設(shè)計多種試驗方案，可以存儲、記錄大量的測試數(shù)據(jù)，可以十分方便地進(jìn)行測量數(shù)據(jù)的分析，通過VB的程序設(shè)計，可以使測試過程實現(xiàn)全自動化，這是單純使用單片機所不能達(dá)到的。

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