黄厚慈 秦芷珊 吴修丽 张倩
宿州学院机械与电子工程学院 安徽宿州 234000
【摘要】21世纪以来高频与微波技术已经广泛应用我们的日常生活中如家用电器等，一方面便利了我们的生活另一方面也增加了工作生产和日常生活环境所受到电磁辐射的污染，影响着我们的身体健康。人们对于电磁辐射的影响也越来越重视。但市面上的高精度电磁检测仪多用于工业生产和科学研究，造价昂贵不便携，不宜普及。本文介绍的是一款应用单片机、线性霍尔元件传感器WCS138以及蓝牙传输模块，低成本、方便携带且具有较高测量精度和测量范围的带有报警装置的磁场检测仪器。本文阐述了电磁辐射检测装置的基本原理和整个设计方案，以及系统的软硬件设计方案。
【关键词】磁场检测；便携式；线性霍尔元件；
中图分类号： 文献标识码： 文章编号：
1 便携式电磁辐射检测系统的目的
本设计作品的目的是设计出一款应用单片机、线性霍尔元件传感器WCS138以及蓝牙传输模块的高精度大范围、手机实时接收显示、带有报警装置的便携式磁场检测仪器。该装置的基本原理是该检测仪通过将线性霍尔元件靠近被测物体产生的磁场变化转化为电压变化，然后再通过单片机I/O口进行A/D转化，将电压变化量转变成磁场强度的变化，并且通过蓝牙将数据实时传输至手机蓝牙串口助手，实现实时显示。
磁场检测装置总体设计
该设计硬件部分分由磁场检测模块、数据传输模块、蓝牙模块、主控芯片和显示模块构成。软件部分由主程序模块、磁场强度采集模块、蓝牙传输模块构成。
磁场检测装置设计原理框图
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2 系统硬件设计
2.1 磁场检测模块
本设计装置的磁场检测模块选择应用的是WCS138霍尔传感器。该传感器可以利用霍尔元件在磁场中的电压变化再通过换算公式（2.1.1.1）得到磁场的大小。霍尔电压随磁场强度的变化成正比例关系。但是霍尔电压很小，必须经过集成电路中的放大器放大后输出。
WCS138上带有一蓝白电位器，用于调节霍尔传感器的灵敏度。电阻阻值越大，检测磁场时电压变化越灵敏，电阻越小，检测时电压变化的越不明显。
WCS138将磁场转化成数值的计算公式：
B=（Vout-1/2Vcc）/8.3mv/g
注：B-磁场强度；Vout-输出电压；Vcc-输入电压；8.3mv/g-磁场每变化1个高斯输出电压的变化范围
2.2数据传输模块
本设计装置的数据传输模块选用的是 HC-06，HC-06 是一个主从一体化的蓝牙串口模块，主从可指令切换，使用简单。该模块可通过AT指令初始化配置。与手机连接方式：1.连接PC和Android设备中的自带蓝牙。2.通过手机蓝牙串口助手连接测试。
2.3显示模块
磁场强度显示模块使用手机作为数据接收端，极大化的优化了磁场检测仪的成本和便携程度。只需要在手机上下载蓝牙串口助手，然后打开APP，连接HC-06蓝牙即可完成数据的传输。霍尔传感器将采集到的磁场数据（模拟量）传输至单片机内部，通过单片机P1口进行A/D转换，转换为数字量后再通过蓝牙模块将数字量传输至手机上位机显示出来。
2.5主控芯片
STC12C5A60S2是宏晶科技生产的单时钟的单片机，是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但与普通51单片机相比速度快8-12倍。且内部集成了针对电机控制，强干扰场合的功能。
工作电压:5.5V - 3.5V (5V单片机)
工作频率范围: 0~ 35MHz，相当于普通8051的0~ 420MHz
本文所阐述的设计装置是采用STC12C5A60S2芯片作为主控芯片，其具有以下功能：1280字节RAM ，通用I/O口（可以定义，有四种状态），EEPROM功能，看门狗，SPI?(串行外设接口)接口，PWM功能等。
3系统软件设计
软件设计可以说是一个设计的灵魂和思想。硬件是装备那么软件则是技能。在具有稳定可靠的硬件系统作为基础条件的前提下，软件对硬件系统各部件进行统一调配完成目的操作。对于本文所阐述的设计装置而言，软件部分可以分为主程序模块和磁场强度采集模块。主程序主要是完成系统初始化、设置中断、ADC转换等。磁场强度采集模块主要是霍尔传感器将采集到的磁场电压变化通过A/D转换将模拟量转换成数字量显示出来。
软件工作流程图如图所示：
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4结论
本文简要介绍了电磁检测的基本原理，介绍了便携式磁场检测仪的基本硬件设计方案和软件设计方案。该磁场检测仪可以随时随地检测磁场强度的大小，通过手机显示出来，日常生活中可以用来检测微波炉、冰箱、电视等家电设备的磁场强度大小，确认周围辐射强度。可以提前规避有辐射，高辐射的地方，阻隔或远离高辐射的用电设备，提高防护保障生命健康安全。
参考文献：
[1] 谭浩强，C 语言程序设计[M].清华大学出版社，2006.1
[2]孟超，高燕，于淼，等.城市电磁辐射的产生与危害[J].安全，2005（5）：29-33.
[3]《系列单片机器件手册》
[4]《STC12C5A60S2系列单片机器件手册》
基金项目：省级大学生创新创业训练计划项目（项目编号201910379014）.
项目名称：便携式电磁辐射检测装置设计
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