芯片，只完成與通信、運算等有關的主要操作，在沒有操作時，由運行于其上的操作系統uClinux來維護。對于所有與EZ328的核心運算、控制、通信、操作無關的外圍設備的維護和控制都通過一塊AT89C52來完成，它與EZ328的底層通信協議為同步串口協議（SPI），在AT89C52中由軟件來實現。C52包含的部件主要是A/D轉換器，鍵盤接口，電機驅動模塊。硬件結構電路圖如下圖1:

圖1

1 磁阻傳感器及其詳細采集過程

1.1 磁阻傳感器HMC1022簡介

利用磁路中磁阻的變化，將被測量變化轉換成交流電壓變化的傳感器。它的機構是四臂的惠斯通電橋，將磁場轉化為差動輸出的電壓，可以檢測低至85微高斯的磁場信號，這種低成本的傳感器相比傳統型號的同類產品具有更小的體積和更低的功耗。供電電源為3V-10V直流電壓。本設計中采用的HMC0122采用的是16腳SOIC封裝，集成了兩路的惠斯通電橋，測出平面的X軸和Y軸的磁場信號，這樣就可以獲得水平面上方向的完整信號。

比較特殊的是Honeywell公司的這種磁阻傳感器帶有一個獲得專利的置位/復位電路。

圖2和圖3分別是HMC1022內部電橋和置位/復位電路電路設計。

圖2

圖3

1.2 磁阻傳感器工作原理

物質在磁場中電阻發生變化的現象稱為磁阻效應。對于鐵、鈷、鎳及其合金等強磁性金屬，當外加磁場平行于磁體內部磁化方向時， 電阻幾乎不隨外加磁場變化；當外加磁場偏離金屬的內磁化方向時，此類金屬的電阻值將減小， 這就是強磁金屬的各向異性磁阻效應利用標準的半導體工藝， 將薄膜附著在硅片上時。當沿著鐵磁合金帶的長度方向施加一個電流，在垂直于電流的方向施加一個磁場時，合金帶自身的阻值會發生最大的變化。同時制作時還在硅片上設計了兩條鋁制電流帶，一條是置位/ 復位帶，該傳感器遇強磁場感應時，將產生磁疇飽和現象，此偏置磁場帶用來磁疇排列的復位（即恢復靈敏度） ,也可用來置位或復位輸出的極性； 另一條是偏置磁場帶，用來產生一個偏置磁場以補償環境磁場HMC的輸出電壓為磁場強度為0時傳感器的輸出。所以當U0為0時， Uout正比于磁場強度B.

如圖4,假設機器人處于水平面上，X為機器人行進方向，Y為水平面上垂直X的方向向右，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為機器人行進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就是機器人行進方向與地理北極方向之間的夾角，也就是我們最終要求的角度。

1.3 磁阻傳感器信號采集模塊電路設計

從HMC1022輸出的電壓信號非常微弱，我的測試是0到3mv,需要經過放大器的放大，放大器選用的是AN622,放大倍數選定為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轉換芯片，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。

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各相應端子控制ADC0832,完成一次A/D轉換，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各相應端子控制AD0832,完成一次A/D轉換，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

7. 求得

8. K=β-γ， goto 6

經過2051處理后得出的數值，在時鐘的配合下用一個I/O口模擬PWM輸出，傳給C52單片機。

2 結束語

整個電路設計作為機器人玩具的可加載模塊，在實際使用中的效果很好，對方向的分辯率完全滿足在5度以內，把處理所得的結果傳遞給主控制芯片。已在實際中使用，且獲得了滿意的效果。從性價比來看，這種電路設計是比較成功的設計。