Honeywell公司的HMR2300R磁場計(jì)是一個(gè)2.83"的圓形HMR2300，設(shè)計(jì)用以替換航空航天應(yīng)用中的大型磁通磁場傳感器。另外還有55bytes的EEPROM用于數(shù)據(jù)保存和一個(gè)RS422/485輸出。HMR2300R磁場計(jì)是一個(gè)圓形智能數(shù)字磁力計(jì)，符合MIL（**）-標(biāo)準(zhǔn)-810E的要求數(shù)字輸出: RS232 或RS485，微控制器型，配有置位/復(fù)位和偏置校準(zhǔn)電路，測量范圍±2 高斯, 1% 精度, 70 微高斯分辨率．單電源操作6.4-15V,（<35mA）。
HMR2300R磁場計(jì)應(yīng)用包括: 指南、導(dǎo)航和方位的航向傳感．用于航空和海運(yùn)AHRS （空間方位角和參照系統(tǒng)）, 和GPS的后備系統(tǒng)，無人駕駛車、遙控操作車、無人飛機(jī)，衛(wèi)星的導(dǎo)航和姿態(tài)控制，航空電子技術(shù)和航海、替換磁通門。

美國Honeywell公司生產(chǎn)的三軸智能數(shù)字磁場計(jì)HMR2300R磁場計(jì)可檢測磁場的強(qiáng)度和方向，并通過串行總線與計(jì)算機(jī)(上位機(jī))直接通信。HMR2300R磁場計(jì)可廣泛用于 航空及船舶的雷達(dá)系統(tǒng)、車輛遙感檢測(側(cè)滾/俯仰/偏航)、過程控制、實(shí)驗(yàn)室儀器、異常檢測、交通車輛檢測、保安系統(tǒng)等諸多領(lǐng)域。特別是在電磁污染日益嚴(yán) 重的今天，為了預(yù)防和消除電磁干擾的影響，達(dá)到電磁兼容的目的，磁場參數(shù)的測量就顯得異常的重要。本文介紹了利用HMR2300r和其它芯片設(shè)計(jì)的用于磁場參數(shù)測試方面的儀表。

2、 HMR2300R磁場計(jì)介紹

HMR2300R磁場計(jì)具有低成本，高 靈敏度，響應(yīng)快，小尺寸，耐損耗和高可靠性的特點(diǎn)。它只要一條程序指令就能設(shè)置提供成形的數(shù)據(jù)采樣速率、輸出形式、平均值和零點(diǎn)偏置等功能。在下一次上電 時(shí)任何形式的信息都存儲(chǔ)在電路板中的e2prom中，e2prom中有55字節(jié)可以用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。它還有其它一些命令用于 完成一些功能，如:波特率，設(shè)備id號(hào)和序列號(hào)等。還有數(shù)字濾波器(濾除50/60hz等外界磁場干擾)，它的輸出x、y、z軸的分量用3個(gè)獨(dú)立的橋路定 向檢測，符合mil-std-810e標(biāo)準(zhǔn)。性能特點(diǎn)歸結(jié)如下:

(1) 帶微處理器的智能傳感器，能夠處理磁場參數(shù)、數(shù)字濾波及其它的所有信息量，不用外加調(diào)節(jié)電路;(2)量程±2高斯，分辨率小于70微高斯;(3)讀數(shù)與實(shí) 際方位的分辨率之差為0.02度;(4)采樣速度可選:10-154采樣點(diǎn)/秒;(5)小尺寸:7.2cm，ml-1型外殼;(6)重復(fù)性和可靠 性:mtbf大于50000小時(shí);(7)采用獨(dú)特的開關(guān)技術(shù)，可消除磁阻傳感器中的先前磁場和電橋偏差;(8)串行數(shù)據(jù)傳輸有9600或19200波特率 兩種，用rs-422或rs-485標(biāo)準(zhǔn)接口，它能提供標(biāo)準(zhǔn)的rs-422與rs-485電氣信號(hào)。rs-485接口允許將64個(gè)外設(shè)接在一條信號(hào)線上, 傳輸距離可達(dá)1220米，且每個(gè)外設(shè)的專用id號(hào)被存儲(chǔ)在電路板的e2prom中。

3、HMR2300R磁場計(jì)電路組成及工作原理

3.1 電路組成及主要芯片

電路組成框圖如圖1所示，由HMR2300R磁場計(jì)、rs-485接口、上位機(jī)at89c52、外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器、鍵盤與lcd顯示器組成。由鍵盤操作輸入命令， 液晶顯示器顯示測量結(jié)果。單片機(jī)at89c52是cmos型8位微處理器，包含8k字節(jié)的閃存，256字節(jié)ram，外部電路簡單，具有高性能、低功耗空閑 和掉電保護(hù)功能。rs-485接口選用美國ti公司的sn75lbc184芯片，它采用單一電源供電(電壓范圍3.0-5.5v)，該芯片與普通的rs- 485收發(fā)器不同的是片內(nèi)a、b引腳接有高能量瞬變干擾保護(hù)裝置，可以承受峰值為400v(典型值)的過壓瞬變，它適合在雷電等惡劣環(huán)境工作。它還有一個(gè) 顯著的特點(diǎn):當(dāng)輸入端開路時(shí)其輸出為高電平，這樣即使在接收器輸入電纜有開路故障時(shí)也不影響系統(tǒng)的正常工作，另外它的輸入阻抗是標(biāo)準(zhǔn)的rs-485的兩倍 (≥24kω)，所以可在總線上連接64個(gè)收發(fā)器，它的邏輯功能圖與工作示意圖分別如圖2與圖3所示。為了系統(tǒng)穩(wěn)定地工作，加進(jìn)了抗干擾電路。

3.2 HMR2300R磁場計(jì)電路原理圖

HMR2300r與rs-485接口的連接如圖4所示，rs-485信號(hào)是平衡的差動(dòng)信號(hào)，當(dāng)傳送邏輯1時(shí)，6腳比7腳高1.5v;當(dāng)傳送邏輯0時(shí)，7腳比6腳高1.5v。由于信號(hào)傳輸由6、7腳電勢差決定，所以信號(hào)對噪聲有較強(qiáng)的抑制能力，傳輸距離長。又由于是平衡的接口，所以在總線的兩端接了120歐 姆的終端電阻，以減少傳輸時(shí)的誤差。接口與上位機(jī)及其它電路的連線如圖5所示，用單片機(jī)rd與wr口線擴(kuò)展了片外串行總線存儲(chǔ)器24c16，用來存放有關(guān) 的初始化信息及其它數(shù)據(jù)。用x5045作為系統(tǒng)的看門狗，增強(qiáng)抗干擾能力。它是一種新型的芯片，具有3種功能:(1)電壓監(jiān)控，當(dāng)電壓失常時(shí)，可為 89c52提供上電復(fù)位;(2)看門狗定時(shí)，當(dāng)程序紊亂"跑飛"時(shí)，啟動(dòng)內(nèi)部的看門狗電路來強(qiáng)制單片機(jī)復(fù)位;(3)內(nèi)部包含512字節(jié)的e2prom，可 用于與24c16一樣的功能，保存一些重要的數(shù)據(jù)。

3.3 儀表軟件設(shè)計(jì)及注意事項(xiàng)

(1) 軟件設(shè)計(jì)部分

系統(tǒng)程序完成的主要操作包括:對各部分的狀態(tài)設(shè)定、控制，測量，數(shù)據(jù)處理，鍵盤操作，顯示及與上位機(jī)的通信等幾個(gè)功能塊。系統(tǒng)程序包括:(a)監(jiān)控程序， 負(fù)責(zé)對各部電路的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。(b)鍵盤掃描程序，反復(fù)判斷是否有按鍵按下。(c)數(shù)據(jù)采集子程序，將數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)寄存器。(d)數(shù)據(jù)處理子程序， 根據(jù)采集的數(shù)據(jù)利用查表法得到磁場參數(shù)。(e)顯示子程序，利用液晶顯示驅(qū)動(dòng)器將測量結(jié)果顯示出來。(f)響應(yīng)用戶的各種設(shè)定，完成序列號(hào)、設(shè)備號(hào)的設(shè)定與修改，響應(yīng)通信中斷等。本系統(tǒng)充分利用了上位機(jī)的內(nèi)部資源，幾乎定義了內(nèi)部256個(gè)字節(jié)ram的每個(gè)單元，rom區(qū)用到了0000h-1e90h空間，利用率超過了90%，用匯編語言編程。具體程序限于篇幅不作介紹。

上位機(jī)與hmr2300r的通信通過標(biāo)準(zhǔn)鍵盤輸入。hmr2300r的 x，y，z三軸輸出為16位數(shù)字量，輸出數(shù)據(jù)格式可以是帶符號(hào)的16位二進(jìn)制數(shù)(符號(hào)占一位)，也可以是bcd ascⅱ碼。選擇方式為:“dda”命令選擇ascⅱ碼格式、“ddb”命令選擇二進(jìn)制格式。本系統(tǒng)用ascⅱ碼格式。它每次取數(shù)據(jù)需傳送28個(gè)字節(jié)，采 樣速率受到一些限制，但它在顯示器上顯示的是帶符號(hào)的十進(jìn)制數(shù)，直觀易于讀數(shù)。格式為:sn/x1/x2/cm/x3/x4/x5/sp/sp/sn /y1/y2/cm/y3/y4/y5/sp/sp/sn/z1/z2/cm/z3/z4/z5/sp/sp/〈cr〉

含義為:〈cr〉:輸入 鍵;sp:空格鍵;sn:符號(hào);cm:逗號(hào)(開數(shù)為零則空格);x1/x2/x3/x4/x5:十進(jìn)制數(shù)字;x1/x2/x3:(如果開數(shù)為零，則空 格。)

(2) 注意事項(xiàng)

a)不要將鎳、鐵、鋼、鈷等鐵磁性金屬接近儀表，以免影響精度。b)測量的x、y、z三軸的磁場參數(shù)必須考慮地球磁場的影響。c)如果hmr置于了10高斯以上的磁場中，它就必須被祛磁后才能使用，否則會(huì)引起hmr輸出超過指標(biāo)要求的零磁場輸出碼。d)當(dāng)hmr在總線上連續(xù)保持讀數(shù)模式時(shí)，必須輸入幾個(gè)退 出鍵才能停止讀數(shù)，如果只輸入一個(gè)退出鍵，系統(tǒng)不會(huì)停止讀數(shù)(這是因?yàn)閞s-485線的發(fā)送與接收是使用的同一條信號(hào)線，只輸入一個(gè)退出鍵數(shù)據(jù)流不會(huì)被停止)。

HMR2300-D21-232  HMR3000-D21-232
HMR2300-D00-485  HMR3000-DEMO-232
HMR2300-D20-232  HMR3000-D00-232
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HMR2300-D21-485  HMR3000-232-DEMO
HMR2300-D00-232 HMR2300-D21-232-DEMO

 Honeywell霍尼韋爾的三軸智能數(shù)字磁力計(jì)（HMR）可以探測磁場的強(qiáng)度和方向，同時(shí)將x，y和z參量輸入計(jì)算機(jī)。三個(gè)獨(dú)立的橋電路用于感應(yīng)x，y，z三 個(gè)軸向的磁場。比起機(jī)械式和其他類型的磁力計(jì)，這種產(chǎn)品有著低功耗，高靈敏度，響應(yīng)速度快，尺寸小，可靠性高等特點(diǎn)。這種傳感器有非常高的弱磁場靈敏度和 用戶定制命令集，可以解決應(yīng)用中的各種問題。在羅盤導(dǎo)航設(shè)備，海運(yùn)，遠(yuǎn)程車輛監(jiān)控，加工控制，實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，異常監(jiān)控，交通、車輛檢測等應(yīng)用中，這些產(chǎn)品是 非常理想的。