目前，環(huán)境電磁污染的研究與防治越來越受到人們的關(guān)注，電磁生物效應(yīng)也已經(jīng)成為電磁兼容研究領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向；其中輸電線路產(chǎn)生的工頻電磁場對(duì)生物體的影響是人們最為關(guān)心的問題之一。但是目前針對(duì)環(huán)境工頻磁場的測量手段還很欠缺，針對(duì)這一需要，我們研制了以8032單片機(jī)為中心的工頻弱磁測量儀，能測量一毫高到一千毫高范圍內(nèi)、方向未知的工頻磁場，可以作為環(huán)境工頻磁場的有效監(jiān)測手段。

　　AD574功能介紹

　　AD574是美國Analog Device公司生產(chǎn)的12位逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其主要特點(diǎn)是：①有參考電壓基準(zhǔn)和時(shí)鐘電路，不需外部時(shí)鐘就可以工作；②轉(zhuǎn)換速率高，12位轉(zhuǎn)換25 s，8位轉(zhuǎn)換16 s；③8位或16位微處理器接口，自帶三態(tài)輸出緩沖電路，可直接掛在單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線上而無需接口電路；④溫度適應(yīng)范圍大，在-55~+125 C范圍內(nèi)滿足線性要求。其管腳排列如圖4所示。主要功能引腳介紹如下：

　　AC：模擬地

　　DC：數(shù)字地

　　CS：片選信號(hào)，低電平有效

　　CE：片使能，高電平有效

　　R/C：讀/啟動(dòng)信號(hào)，高電平讀數(shù)據(jù)，低轉(zhuǎn)換

　　12/8：數(shù)據(jù)格式選擇，高電平12位數(shù)據(jù)同時(shí)有效，低電平時(shí)第一次輸出高8位，第二次輸出低四位有效，中四位為零。

　　A0：內(nèi)部寄存器控制輸入端，在12/8接地的情況下，高電平時(shí)高8位數(shù)據(jù)有效，低電平時(shí)低4位有效，中間4位為零，高4位為高阻態(tài)；在R/C為低的情況下，高電平啟動(dòng)12位轉(zhuǎn)換，低電平啟動(dòng)8為轉(zhuǎn)換。

　　STS：工作狀態(tài)輸出端，高電平表示正在轉(zhuǎn)換，低電平表示轉(zhuǎn)換完畢。

　　工頻弱磁測量儀

　　測量儀硬件由電源模塊和兩塊電路板以及磁場探頭組成。由于本儀器的用途在于測量環(huán)境工頻磁場的大小，有可能長時(shí)間在難以取得電源的戶外環(huán)境下工作，我們選擇了蓄電池（12V，4Ah）作為測量儀的供電電源，并制作了與蓄電池配套的充電裝置，蓄電池的輸出電壓經(jīng)DC/DC轉(zhuǎn)換器（輸入5~18V，輸出12V，+5V）進(jìn)行轉(zhuǎn)換后供給測量儀電路。兩塊電路板中一塊為模擬板，主要完成經(jīng)探頭采樣的信號(hào)的濾波、放大、采樣以及對(duì)放大倍數(shù)選擇的控制；一塊為數(shù)字板，主要完成采樣信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換、計(jì)算（消除噪聲并還原信號(hào)）、顯示以及對(duì)一個(gè)固定時(shí)段最大值的存取。測量儀的總體框圖如圖1所示。

　　探頭（感應(yīng)線圈）將待測磁場轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，經(jīng)過濾波、放大、采樣保持和多路開關(guān)（有三路信號(hào)）后送入到AD574進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后送入單片機(jī)8032進(jìn)行信號(hào)處理并通過液晶顯示模塊將測量結(jié)果顯示出來。

　　模擬電路結(jié)構(gòu)

　　模擬電路部分框圖如圖2所示，其中Vin1、Vin2、Vin3為探頭輸出的三路感應(yīng)電壓信號(hào)，由于待測磁場比較微弱，感應(yīng)線圈輸出的電壓信號(hào)將是疊加有大量噪聲的工頻信號(hào)；為了從噪聲中提取有用信號(hào)，我們采用了RLC串聯(lián)諧振電路對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波，然后芤怯梅糯篤鰽D624對(duì)工頻信號(hào)進(jìn)行放大（由單片機(jī)控制多路開關(guān)AD7502選通控制放大倍數(shù)），三路采樣保持器的輸出經(jīng)多路開關(guān)AD7501（由單片機(jī)控制選通）后輸入到數(shù)字板上的模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD574進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。