物联网+磁场强度测量系统【字数：7517】
摘 要随着人们生活水平的不断提高和对周围环境安全性要求也越来越高，因此提供一个可以测量周围磁场强度的系统至关重要。在本文中，我们是使用基于开发板STM32L151的霍尔传感器ES3144作为使用Lora的点对点无线通信技术的数据采集子节点来测量磁场强度。综合实验分析可知，结合磁场测量的Lora系统可以满足磁场强度测量系统的要求。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究的背景 1
1.2研究的目的及意义 1
第二章 主要的研究内容 2
2.1系统的设计目标 2
2.2设计的主要内容 2
第三章 系统的总设计方案 3
3.1系统设计的组成结构 3
3.2系统工作过程 3
第四章 磁场强度测量系统硬件总述 5
4.1硬件分布 5
4.2单片机简介与选择 5
4.3单片机系统开发版介绍 6
4.4单片机硬件系统模块介绍 7
第五章 Lora模块 8
5.1 Lora技术的原理和应用 8
5.2 Lora发送数据流程 9
5.3 Lora接收数据流程 9
第六章 霍尔传感器 12
6.1工作原理介绍 12
6.2软硬件设计 14
第七章 实验调制与分析 17
7.1调试操作与分析 17
结束语 19
致 谢 20
查阅文献 21
第一章 绪论
1.1研究的背景
因为现在的科学技术进的非常快，所以磁场测量技术有了很大发展，并且会向着更加智能化的方向发展。但是我国现在的磁场测量水平还处于在低中端水平，和其他一些的发达国家相比还存在着一些差距，这些都是因为我国发展起步比较晚造成的。而且国外的一些国家对高端的磁传感器都是垄断生产的，我们并不能借鉴到他们高精度，高水平的技术，我们只能靠自己研发。他们的磁传感器的发展主要是因为微机电系统（MEMS）的快速发展。伴随着我国改革开放以来经济的快速发展，各大国内的生产商也开始投入更多的资金和人力去研发，希望在不久的将来 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
能够超越那些发达国家，并打断他们的垄断。
1.2研究的目的及意义
磁场测量技术的发展历史非常的久远,伴随着科学技术的不断发展,磁场测量技术也被广泛应用于人们日常生活的各个领域。
目前，随着信息技术的飞速发展，信息技术带来的风险和危害也在迅速增加。虽然弱磁辐射对人及其他生物到底会产生怎样的影响还未有明确的定论，但从生物自身安全性的目的出发来考虑，制作一种能够检测环境磁场强度的装置，避免人和其他生物长时间置身于磁场之中。因此，利用磁场强度测量技术满足人们对所处环境磁场强度监测的需求，提供一个安全的磁辐射参考范围具有至关重要的作用，研究和利用磁场测量技术具有十分重要的意义。
本文的设计目标是通过使用两块物联网底板的基础之上进行Lora的无线传输信息，研究OLED、霍尔传感器、STM32L151RC硬件模块的工作原理和串口传输程序的编写以及各个硬件模块主要引脚的功能，最终实现可以进行Lora无线传输的磁场测量系统的设计。
第二章 主要的研究内容
2.1系统的设计目标
系统功能分为两个部分实现：第一部分，利用一个磁传感器模块对磁场信息进行采集，将采集到的信息传递到单片机上进行显示。第二部分，将用于显示的信息送至无线传输模块处理后进行发送，由另一个无线终端设备实现接收的同时进行显
2.2设计的主要内容
2.2.1设计思想
（1）选择对磁场感应灵敏度高的传感器模块，实现磁场信息的采集。
（2）选用一个单片机作为控制电路的核心主要实现信息的显示及信息的传递。
（3）采用低功耗，可用电池供电实现无线通信的供能的模块将控制模块显示的信息实现无线的传递。
2.2.2设计原理
（1）霍尔测量磁场强度的原理
采集模块采用霍尔传感器，霍尔效应是一种磁电效应。当电流垂直于穿过导体的外部磁场时，垂直于磁场和电流方向的两端会有电位差。这种电位差称为霍尔电位差。
霍尔电势差UH的基本关系为?：
UH = RHIB / d?
RH = 1 / nq（金属）?
式中 RH—霍尔系数：n—单位体积内载流子或自由电子的个数；q—电子电量；I—通过的电流；B—垂直于I的磁感应强度；d—导体的厚度。利用上式就能测量磁场。
（2）单片机模块显示信息原理
通过传感器所传入的信号与控制电路内比较电路所设定的阀值进行比较，若大于设定值，则通过LED液晶显示屏显示，否则不显示。
（3）无线通讯模块实现通信原理
利用两块带有无线通信的单片机模块和控制电路底板，底板烧写相同的程序，可用于信息的识别处理和显示即可，再利用SmartRF04EB串口将程序下载到两块核心板中，实现上电后自动组网的功能，为无线通讯的实现提供可能。
第三章 系统的总设计方案
3.1系统设计的组成结构
（1）霍尔传感器模块
（2）STM32L151单片机
（3）LED显示屏
（4）Lora无线通信模块
（5）电源模块
本系统设计主要有以下几个模块组成
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究的背景 1
1.2研究的目的及意义 1
第二章 主要的研究内容 2
2.1系统的设计目标 2
2.2设计的主要内容 2
第三章 系统的总设计方案 3
3.1系统设计的组成结构 3
3.2系统工作过程 3
第四章 磁场强度测量系统硬件总述 5
4.1硬件分布 5
4.2单片机简介与选择 5
4.3单片机系统开发版介绍 6
4.4单片机硬件系统模块介绍 7
第五章 Lora模块 8
5.1 Lora技术的原理和应用 8
5.2 Lora发送数据流程 9
5.3 Lora接收数据流程 9
第六章 霍尔传感器 12
6.1工作原理介绍 12
6.2软硬件设计 14
第七章 实验调制与分析 17
7.1调试操作与分析 17
结束语 19
致 谢 20
查阅文献 21
第一章 绪论
1.1研究的背景
因为现在的科学技术进的非常快，所以磁场测量技术有了很大发展，并且会向着更加智能化的方向发展。但是我国现在的磁场测量水平还处于在低中端水平，和其他一些的发达国家相比还存在着一些差距，这些都是因为我国发展起步比较晚造成的。而且国外的一些国家对高端的磁传感器都是垄断生产的，我们并不能借鉴到他们高精度，高水平的技术，我们只能靠自己研发。他们的磁传感器的发展主要是因为微机电系统（MEMS）的快速发展。伴随着我国改革开放以来经济的快速发展，各大国内的生产商也开始投入更多的资金和人力去研发，希望在不久的将来 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
能够超越那些发达国家，并打断他们的垄断。
1.2研究的目的及意义
磁场测量技术的发展历史非常的久远,伴随着科学技术的不断发展,磁场测量技术也被广泛应用于人们日常生活的各个领域。
目前，随着信息技术的飞速发展，信息技术带来的风险和危害也在迅速增加。虽然弱磁辐射对人及其他生物到底会产生怎样的影响还未有明确的定论，但从生物自身安全性的目的出发来考虑，制作一种能够检测环境磁场强度的装置，避免人和其他生物长时间置身于磁场之中。因此，利用磁场强度测量技术满足人们对所处环境磁场强度监测的需求，提供一个安全的磁辐射参考范围具有至关重要的作用，研究和利用磁场测量技术具有十分重要的意义。
本文的设计目标是通过使用两块物联网底板的基础之上进行Lora的无线传输信息，研究OLED、霍尔传感器、STM32L151RC硬件模块的工作原理和串口传输程序的编写以及各个硬件模块主要引脚的功能，最终实现可以进行Lora无线传输的磁场测量系统的设计。
第二章 主要的研究内容
2.1系统的设计目标
系统功能分为两个部分实现：第一部分，利用一个磁传感器模块对磁场信息进行采集，将采集到的信息传递到单片机上进行显示。第二部分，将用于显示的信息送至无线传输模块处理后进行发送，由另一个无线终端设备实现接收的同时进行显
2.2设计的主要内容
2.2.1设计思想
（1）选择对磁场感应灵敏度高的传感器模块，实现磁场信息的采集。
（2）选用一个单片机作为控制电路的核心主要实现信息的显示及信息的传递。
（3）采用低功耗，可用电池供电实现无线通信的供能的模块将控制模块显示的信息实现无线的传递。
2.2.2设计原理
（1）霍尔测量磁场强度的原理
采集模块采用霍尔传感器，霍尔效应是一种磁电效应。当电流垂直于穿过导体的外部磁场时，垂直于磁场和电流方向的两端会有电位差。这种电位差称为霍尔电位差。
霍尔电势差UH的基本关系为?：
UH = RHIB / d?
RH = 1 / nq（金属）?
式中 RH—霍尔系数：n—单位体积内载流子或自由电子的个数；q—电子电量；I—通过的电流；B—垂直于I的磁感应强度；d—导体的厚度。利用上式就能测量磁场。
（2）单片机模块显示信息原理
通过传感器所传入的信号与控制电路内比较电路所设定的阀值进行比较，若大于设定值，则通过LED液晶显示屏显示，否则不显示。
（3）无线通讯模块实现通信原理
利用两块带有无线通信的单片机模块和控制电路底板，底板烧写相同的程序，可用于信息的识别处理和显示即可，再利用SmartRF04EB串口将程序下载到两块核心板中，实现上电后自动组网的功能，为无线通讯的实现提供可能。
第三章 系统的总设计方案
3.1系统设计的组成结构
（1）霍尔传感器模块
（2）STM32L151单片机
（3）LED显示屏
（4）Lora无线通信模块
（5）电源模块
本系统设计主要有以下几个模块组成
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