一种基于单片机的霍尔效应数据采集装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种基于单片机的霍尔效应数据采集装置，模拟信号采集装置与霍尔效应实验装置相连接，A/D模块与模拟信号采集装置相连接，单片机与A/D模块相连接，USB转TTL模块与单片机进行双向连接，PC机与USB转TTL模块双向连接。该基于单片机的霍尔效应数据采集装置将先进的计算机技术引入物理实验，充分利用计算机的数值计算、数据传输、实时控制、定时技术、图形显示等功能，并使大学物理实验教学更丰富高效。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于教学实验装置
，尤其涉及一种基于单片机的霍尔效应数据采集装置。
技术介绍
在传统的大学物理实验中，学生需要手动重复地测量大量的数据，测量过程较长，同时仪器的工作状态在长时间测量中也常常发生变化，造成测量数据误差较大、重复性变差。
技术实现思路
本技术为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种结构简单、安装使用方便、提高工作效率的基于单片机的霍尔效应数据采集装置。本技术为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：该基于单片机的霍尔效应数据采集装置包括：霍尔效应实验装置、模拟信号采集装置、A/D模块、单片机、USB转TTL模块、PC机；霍尔效应实验装置用于进行实验；与霍尔效应实验装置相连接，用于进行信息采集的模拟信号采集装置；与模拟信号采集装置相连接，用于将模拟信号依次通过取样、保持和量化、编码几个过程后转换为数字格式的A/D模块；与A/D模块相连接，用于进行数据的运算和处理的单片机；与单片机进行双向连接，用于给单片机供电以及上位的PC机和下位的单片机之间的电平转换的USB转TTL模块；与USB转TTL模块双向连接，用于进行窗口界面的绘制，串口通信空间的连接、初始化和设置，采集数据的动态响应的PC机。本技术还可以采用如下技术措施：所述的PC机包括：串口连接模块、数据库连接模块、出口通讯模块、数据处理显示模块；串口连接模块的信号输出端与数据库连接模块的信号输入端相连接，数据库连接模块的信号输出端与出口通讯模块的信号输入端相连接，出口通讯模块的信号输出端与数据处理显示模块的信号输入端相连接。本技术具有的优点和积极效果是：该基于单片机的霍尔效应数据采集装置将先进的计算机技术引入物理实验，充分利用计算机的数值计算、数据传输、实时控制、定时技术、图形显示等功能，并使大学物理实验教学更丰富高效。在确保物理实验基本原理、满足物理实验基本要求的前提下，显著提高了物理实验教学的整体质量，使学生有较多的时间针对自身的需要重复进行某些实验环节的操作，以此来加深理解。同时该装置的应用不仅丰富了物理实验课程的内容，又有助于物理实验教学的研究，对物理实验课程改革起到了良好的促进作用。附图说明图1是本技术实施例提供的基于单片机的霍尔效应数据采集装置的结构示意图；图2是本技术实施例提供的PC机的结构示意图；图3是本技术实施例提供的A/D模块的电路图；图中：1、霍尔效应实验装置；2、模拟信号采集装置；3、A/D模块；4、单片机；5、USB转TTL模块；6、PC机；6-1、串口连接模块；6-2、数据库连接模块；6-3、出口通讯模块；6-4、数据处理显示模块。具体实施方式为能进一步了解本技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：本技术所用到的模块或单元都属于已知模块或单元，在购买模块或单元时，已经安装有软件。本技术不存在软件或方法的创新。请参阅图1至图3所示：该基于单片机的霍尔效应数据采集装置包括：霍尔效应实验装置1、模拟信号采集装置2、A/D模块3、单片机4、USB转TTL模块5、PC机6；霍尔效应实验装置1用于进行实验；与霍尔效应实验装置1相连接，用于进行信息采集的模拟信号采集装置2；与模拟信号采集装置2相连接，用于将模拟信号依次通过取样、保持和量化、编码几个过程后转换为数字格式的A/D模块3；与A/D模块3相连接，用于进行数据的运算和处理的单片机4；与单片机4进行双向连接，用于给单片机4供电以及上位的PC机6和下位的单片机4之间的电平转换的USB转TTL模块5；与USB转TTL模块5双向连接，用于进行窗口界面的绘制，串口通信空间的连接、初始化和设置，采集数据的动态响应的PC机6。所述的PC机6包括：串口连接模块6-1、数据库连接模块6-2、出口通讯模块6-3、数据处理显示模块6-4；串口连接模块6-1的信号输出端与数据库连接模块6-2的信号输入端相连接，数据库连接模块6-2的信号输出端与出口通讯模块6-3的信号输入端相连接，出口通讯模块6-3的信号输出端与数据处理显示模块6-4的信号输入端相连接。整个系统采用了模块化的设计，各模块布局合理，整体的结构紧凑。主要功能是数据的传输和程序下载，USB转TTL模块5的作用是给单片机4供电以及上位的PC机6和下位的单片机4之间的电平转换。单片机4与PC机6是使用USB转TTL模块5进行串口通信，它可以将USB虚拟成一个串口，解决笔记本电脑用户无串口的烦恼。此模块传输速度、传输准确性都满足实验需求，而且价格便宜，使用方便。A/D模块3转换的过程是模拟信号依次通过取样、保持和量化、编码几个过程后转换为数字格式。模拟信号采集部分的目的是为了采集所需要的原始的数据，即所需要的电压和电流。A/D模块3采用模块PCF8591是一个单片集成、单独供电、低功耗、8-bitCMOS数据获取器件。以AT89C52RC单片机为控制单元，A/D模块3转换芯片PCF8591采集电压和电流信号转换为相应的数字信号，便于单片机4后续的处理并以一定的协议将数据通过串口发送至PC机6，最终通过运行在上位的PC机6的程序对接收到的数字信号进行处理和显示。单片机4的晶振电路和复位电路是单片机4正常工作的先决条件。PC机6通过串口连接模块6-1接收单片机4发送的数据，并进行实时处理和显示。STC89C52RC单片机4是功耗低，抗干扰能力强的CMOS8位微控制器，采用MCS-51内核，指令代码完全兼容传统8051单片机4，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择，工作电压：5.5～3.3V(5V单片机)/3.8～2.0V(3V单片机)工作频率范围：0～40MHz，相当于普通8051的0～80MHz，实际工作频率可达48MHZ，用户应用程序空间为8k字节。上位的PC机6是基于VB6.0对话框进行程序的编写，包括：窗口界面的绘制(开始包括界面的绘制、空间的绘制、坐标系的绘制、网络绘制等)；串口通信空间的连接、初始化和设置；采集数据的动态响应(包括动态图形的绘制、动态数据表数据显示等)。首先是开始界面，点击进入后进入主界面；绘图区域分为两个页面，两个页面均包含一个二维坐标系对图形进行绘制，串口的设置，实时数据采集的设置等：系统控制区域是对采集整个过程进行就控制，同时对数据进行一个显示、...

【技术保护点】
一种基于单片机的霍尔效应数据采集装置，其特征在于，该基于单片机的霍尔效应数据采集装置包括：霍尔效应实验装置、模拟信号采集装置、A/D模块、单片机、USB转TTL模块、PC机；霍尔效应实验装置用于进行实验；与霍尔效应实验装置相连接，用于进行信息采集的模拟信号采集装置；与模拟信号采集装置相连接，用于将模拟信号依次通过取样、保持和量化、编码几个过程后转换为数字格式的A/D模块；与A/D模块相连接，用于进行数据的运算和处理的单片机；与单片机进行双向连接，用于给单片机供电以及上位的PC机和下位的单片机之间的电平转换的USB转TTL模块；与USB转TTL模块双向连接，用于进行窗口界面的绘制，串口通信空间的连接、初始化和设置，采集数据的动态响应的PC机。

【技术特征摘要】
1.一种基于单片机的霍尔效应数据采集装置，其特征在于，该基于单片机
的霍尔效应数据采集装置包括：霍尔效应实验装置、模拟信号采集装置、A/D
模块、单片机、USB转TTL模块、PC机；
霍尔效应实验装置用于进行实验；与霍尔效应实验装置相连接，用于进行
信息采集的模拟信号采集装置；与模拟信号采集装置相连接，用于将模拟信号
依次通过取样、保持和量化、编码几个过程后转换为数字格式的A/D模块；与
A/D模块相连接，用于进行数据的运算和处理的单片机；与单片机进行双向连
接，用于给单片机供电以及上位的PC机和下位的单...

【专利技术属性】
技术研发人员：张岚，张鑫，张增平，张晔蕾，
申请(专利权)人：内蒙古财经大学，
类型：新型
国别省市：内蒙古;15