[发明专利]基于单片机的磁通门激励信号产生方法及磁通门激励电路

权利要求书

1.一种基于单片机的磁通门激励信号产生方法，其特征在于利用包含有定时/计数器T0和定时/计数器T1的单片机产生，单片机分别与磁通门磁力仪的相敏检波电路和激励信号功率驱动电路连接；所述定时/计数器T0工作在自动装载的工作模式0，其计数周期输出作为相敏检波电路的输入参考信号；所述定时/计数器T1工作在非自动装载的工作模式1，其计数周期输出作为磁通门激励信号；

所述磁通门激励信号产生方法，由所述单片机按照以下步骤进行操作：

S1单片机初始化，设置定时/计数器T0和定时/计数器T1的中断功能；

S2设置定时/计数器T0的计数初值寄存器TH0和TL0；本步骤中，依据以下公式设置定时/计数器T0的计数初值：

式中，SYS_CLK为单片机系统频率，PSD_CLK为频率为2f₀的输入磁通门相敏检波电路的参考信号；

S3启动定时/计数器T0；

S4当定时/计数器T0溢出，进入定时/计数器T0中断响应程序；

S5在定时/计数器T0中断响应中，设置输出参考信号的单片机IO引脚电平翻转，并将该参考信号输出至与之连接的相敏检波电路；

S6判断参考信号是否属于指定电平状态，若属于指定电平状态，进入步骤S7；否则退出定时/计数器T0当前中断响应，返回步骤S4，等待定时/计数器T0下一次中断响应；本步骤中，根据当参考信号和激励信号同时输出时，相敏检波电路接收的磁通门探头感应线圈输出的二次谐波信号与参考信号之间的相位差来确定定时/计数器T1启动时刻的参考电平状态，即指定电平状态：

(1)相位差小于180°，指定电平状态为高电平，即当参考信号为高电平时启动定时/计数器T1；

(2)当相位差不小于180°，指定电平状态为低电平，即当参考信号为低电平时启动定时/计数器T1；

S7设置定时/计数器T1的计数初值寄存器TH1和TL1；本步骤中，依据以下公式设置定时/计数器T1的计数初值：

式中，SYS_CLK为单片机系统频率；PSD_CLK为频率为2f₀的磁通门相敏检波器PSD的参考信号，％表示取余数；

S8启动定时/计数器T1，并退出定时/计数器T0当前中断响应；

S9当定时/计数器T1溢出，进入定时/计数器T1中断响应程序；

S10在定时/计数器T1中断响应中，设置输出激励信号的单片机IO引脚电平翻转，并将该激励信号输出至与之连接的激励信号功率驱动电路；然后退出定时/计数器T1当前中断响应，返回步骤S4，等待定时/计数器T0下一次中断响应。

2.根据权利要求1所述的基于单片机的磁通门激励信号产生方法，其特征在于单片机初始化包括以下分步骤：

S11设置定时/计数器T0和定时/计数器T1的模式寄存器；

S12设置定时/计数器T0和定时/计数器T1均为定时模式；

S13设置定时/计数器T0和定时/计数器T1的启动模式；

S14设置定时/计数器T0和定时/计数器T1的输入计数脉冲频率；

S15启动单片机系统中断功能以及定时/计数器T0和定时/计数器T1的溢出中断功能。

3.一种基于单片机的磁通门激励电路，其特征在于包括单片机，磁通门探头，激励信号功率驱动电路以及信号检测电路；

单片机设置有激励信号输出端和参考信号输出端；磁通门探头包括铁芯以及铁芯上缠绕的激励线圈和感应线圈；激励信号功率驱动电路输入端与单片机的激励信号输出端连接，输出端与激励线圈两端连接；信号检测电路包括依次连接的输入电路、选频放大电路、相敏检波电路PSD、积分电路和输出缓冲电路，积分电路进一步与反馈电路输入端连接，反馈电路的输出端连接感应线圈的一端，并通过信号检测电路的输入电容与输入电路直流隔开；输入电路输入端与感应线圈两端连接；

所述单片机包含定时/计数器T0和定时/计数器T1；所述定时/计数器T0的计数周期输出作为相敏检波器的输入参考信号，所述定时/计数器T1的计数周期输出作为磁通门激励信号；

所述定时/计数器T0的设置包括：

(1)设置定时/计数器T0的工作模式寄存器TMOD(TMOD.0～TMOD.3)：使TMOD.0＝0和TMOD.1＝0，即定时/计数器T0工作在自动装载的工作模式0；设置TMOD.2＝0，即设置定时/计数器T0的计数/定时控制位即选择定时/计数器T0为定时模式；设置TMOD.3＝0，即设置定时/计数器T0的门控位GATE＝0，即采用控制寄存器TCON的TR0位置1(TR0＝1)的方式启动定时/计数器T0工作；

(2)设置单片机辅助寄存器AUXR的T0×12位为1，以单片机系统时钟频率SYS_CLK作为定时/计数器T0的输入计数脉冲频率；

(3)按下式设置定时/计数器T0的计数初值寄存器TH0和TL0：

式中，SYS_CLK为单片机系统频率；PSD_CLK为频率为2f₀的磁通门相敏检波电路PSD的输入参考信号；％表示取余数；

定时/计数器T1的设置包括：

(1)设置单片机定时/计数器的工作模式寄存器TMOD(TMOD.4～TMOD.7)：使TMOD.4＝1和TMOD.5＝0，即定时/计数器T1工作在16位非自动装载的工作模式1；设置TMOD.6＝0，即设置定时/计数器T1的计数/定时控制位即选择定时/计数器T1为定时模式；设置TMOD.7＝0，即设置定时/计数器T1的门控位GATE＝0，即采用控制寄存器TCON的TR1位置1(TR1＝1)的方式启动定时/计数器T1工作；

(2)设置单片机辅助寄存器AUXR的T1×12位为1，以单片机系统时钟频率作为定时/计数器T1的输入计数脉冲频率；

(3)按下式设置定时/计数器T1的计数初值寄存器TH1和TL1：

式中，SYS_CLK为单片机系统频率；PSD_CLK为频率为2f₀的磁通门相敏检波器PSD的参考信号；为参考信号和激励信号同时输出时，相敏检波电路接收的磁通门探头感应线圈输出的二次谐波信号与参考信号之间的相位差。