论文总字数：29204字

摘 要

随着停车场车辆管理等领域对弱磁检测技术的应用愈加广泛，对弱磁检测方法的深入研究很有必要。现有的弱磁检测设备虽然测量精度越来越高，但普遍存在体积较大、便携性差、智能化程度低等问题。针对以上缺陷，本文提出以磁阻传感器为测量前端、微处理器为系统平台，实现小型化设计、数据智能上传的弱磁检测方法。

磁阻传感器是一个由磁电阻组成的惠斯通电桥，在微弱磁场作用下，磁电阻阻值会发生变化，继而使输出电压发生变化，通过检测该电压即可获得磁场值。

霍尼韦尔公司的HMC5983系列三轴各向异性磁阻传感器具有体积小，灵敏度高等优点，在地磁等微弱磁场检测领域有着广泛应用。

磁阻传感器与微处理器通过IIC协议进行通讯，将传感器数据寄存器内的数据取出，并在液晶屏显示。同时，通过无线WIFI模块将磁场数据上传到物联网云平台，实现测量数据的存储和实时监控处理。

关键词：弱磁检测 磁阻传感器 无线传输 微处理器

Design of High Precision and Weak Magnetic Field Detector

Abstract

With the weakening magnetic detection technology is widely used, It is necessary to study the weak magnetic detection method. Although the existing weak magnetic detection equipment, although the measurement accuracy is getting higher and higher, but the prevalence of large size, poor portability, low degree of intelligence are problems. In view of the above shortcomings, this paper proposes a weak magnetic detection method,that use the magnetoimpedance sensor for measuring the magnetic field, the microprocessor as the system platform, to achieve miniaturization design and data upload intelligently.

The magnetoimpedance sensor is a Wheatstone bridge consisting of magneto resistance. The magneto resistance is changed under the weak magnetic field, and then the value of output voltage changes, and the magnetic field value can be obtained by detecting the voltage. Honeywell HMC5983 series of three-axis anisotropic magneto resistive sensor with small size, high sensitivity, geomagnetism and other weak magnetic field detection has a wide range of applications.

The microprocessor communicates with the sensor via the IIC protocol, and the data in the sensor data register are removed and displayed on the LCD screen. At the same time, the wireless WIFI module will upload the magnetic field data to the Internet of cloud platform to achieve the measurement data storage and real-time monitoring and processing.

Key words：Weak magnetic detection; Magneto resistive sensor; Wireless transmission; MCU

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1课题背景 1

1.2课题的目的和意义 2

1.3课题的内容和所要解决的问题 2

第二章 磁场传感器的选择及原理 3

2.1霍尔传感器和磁通门特性分析 3

2.2磁阻传感器 3

2.3各向异性磁阻（AMR）传感器 4

2.3 本章小结 5

第三章 系统总体结构 6

3.1 系统的总体结构 6

3.2 磁场检测模块设计 6

3.3 主控模块设计 7

3.4 无线传输模块设计 7

3.5 显示模块设计 7

3.6 本章小结 7

第四章 系统各模块硬件设计 8

4.1 磁场检测模块电路设计 8

4.1.1HMC5983简介 8

4.1.2 磁场检测模块硬件设计 10

4.2 主控模块电路设计 11

4.2.1 STM32F107VCT6微控制器简介 11

4.2.2 主控模块电路设计 11

4.3 无线传输模块电路设计 14

4.3.1 无线传输方案选择 14

4.3.2 ESP8266 WIFI模块简介 15

4.3.3 无线传输模块电路设计 16

4.4 显示模块电路设计 16

4.5 本章小结 17

第五章 系统软件设计 18

5.1 磁场检测模块程序设计 18

5.1.1 IIC协议介绍 18

5.1.2 HMC5983与MCU通讯流程 20

5.1.3 HMC5983驱动程序分析 21

5.2 无线传输模块程序设计 24

5.2.1 HTTP请求方式简介 24

5.2.2 ESP8266配置函数分析 25

5.3 液晶模块程序设计 27

5.4 云平台搭建 28

5.5 本章小结 29

第六章 性能测试 30

6.1磁场检测模块数据采集测试 30

6.2无线上传功能测试 32

6.2.1 云平台数据上传测试 32

6.2.2 ESP8266配置测试 33

6.3液晶模块显示测试 34

6.4系统整体功能测试 35

6.5本章小结 36

结语 37

参考文献 38

致谢 39

附录1：高精度微弱磁场检测仪电路原理图 40

附录2：高精度微弱磁场检测仪PCB图 41

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