霍尔器件的定标就是确定霍尔电动势E_H与外磁场B₀的比例关系。所以在霍尔器件的线性区，可以通过改变工作电流I，使其达到预先设置的霍尔电动势E_H与外磁场B0的比例关系，从而完成线性区的定标。把对应工作电流下的非线性区霍尔电动势与外磁场B₀作成数据表格存储在一个串行的E²PROM中，测量时就可以通过查表和线性拟合的方法求得外磁场B₀。因此，只需在霍尔器件探头上封装一个串行E²PROM，将该探头的工作电流和对应的非线性区表格存储在其中即可。更换探头后磁场测量仪的CPU可以从E²PROM中取得该探头的工作电流，然后调节一个可控的恒流源" title="恒流源">恒流源完成定标工作。
2 硬件设计
    该仪器的硬件电路主要由主控电路、定标电路、信号处理与采集电路、频率测量电路等组成。电路的原理框图如图2所示。

2.1 主控电路
    主控电路以AT89C52为核心，包括一个双通道A/D转换器MAX111^[1]、两个D/A" title="D/A">D/A转换器MAX541^[2]、经8279扩展的键盘显示电路、一个定标参数存储器X24128^[3]以及与上位机通讯的RS232接口。为了减少干扰，在模拟电路与数字电路之间加有光电隔离电路。
    A/D转换器MAX111的一路用来检测调零电路输出，另一路用来采集保持后的感应电压信号。两个D/A转换器MAX541中的一个用来输出霍尔不等位电势的补偿电压，另一个用来控制压控恒流源。
    经8279扩展六个按键：电源键、定标键、调零键、量程转换键、自动测量键、显示暂停键，键盘以中断方式工作。同时经8279扩展出双8位的数字表头，一个用来显示交变磁场频率，另一个由软件控制根据不同的磁场显示不同数值。当测量稳恒场时，显示磁场值；当测量脉冲场时，显示峰值；当测量交变磁场时，由软件控制依次显示正、负峰值及峰峰值，显示时间间隔由软件控制为5s，当按下显示暂保持键时，保持当前显示数据，再次按显示保持键，显示下一个数据。
    参数存储器X24128与霍尔器件封装在一起，通过串行总线和主机相连。
2.2 定标电路设计及工作原理
    定标电路主要由一个压控恒流源和提供控制电压的D/A转换电路组成。压控恒流源^[4]由两个高阻型双运算放大器LM358构成，其原理图如图3所示。

    从图中可得出：
    I_out=-4V_IN(mA)
式中,V_IN由16位D/A转换器MAX541提供，可在0～2.5V之间以0.04mV的分辨率调节。那么恒流源电流可在0～10mA之间以0.16μA的分辨率调节，完全可以满足一般霍尔器件的恒流工作要求。
2.3  信号处理与采集电路
    为了对不同类型磁场进行高精度测量，本系统信号处理电路由程控放大电路、数字调零电路、峰值检测与保持电路组成。处理后信号的采集由MAX111通道1完成。
2.3.1数字调零电路 
    由于制作工艺的原因，霍尔器件总有不等位电势存在。为了适应自动测量的需要，不等位电压的补偿由数字调零电路实现，其原理图如图4 所示。该电路实际上是由两个运算放大器构成的加减运算电路。在系统初始化时，对不同量程进行调零，并将对应的补偿电压数值存在RAM中；测量过程中量程转换或手动选择量程后，可直接查询相应的数值，由D/A转换器输出补偿电压。由于采用了高精度的A/D和D/A转换器，调零后的不等电位小于0.1mV。

2.3.2 峰值检测与保持电路
    为了测量脉冲磁场和交变磁场的峰值,本系统含有由采样保持器LF398^[5]和逻辑控制电路组成的正负峰值检测保持电路。正峰值检测保持电路原理图如图5所示。LF398的控制端8的逻辑值E=(A+B)*D，当E为高时LF398处于跟随状态，输出电压等于输入电压；当E为低时LF398处于保持状态，输出保持不变。峰值保持电路的工作过程是：当进行数据采集时，使P2.0置低电平,P2.1置高,这样LF398的控制端完全取决于LM319比较器的输出端。LM319的输出电平可由LF398的输出电压Vo和输入电压Vin比较的结果决定。当输入电压Vin高于输出电压Vo时,LF398的逻辑控制被置成高电平,使LF398处于跟随状态;当输入电压Vin达到峰值而下降时,LF398的逻辑控制端被置成低电平,使LF398处于保持状态,从而实现了对“峰值”的保持。在采样状态，为了使保持下来的峰值不被下一个不同的峰值冲掉，当检测到P1.2被置成低电平(LF398已经取得峰值)时,使P2.1脚置低电平,从而封锁了输入信号。在测量稳恒磁场和交变磁场时，为了提高准确度，常需要转换量程。每次转换量程后，先把P2.0和P2.1置高，使LF398处于跟随状态，延时50?滋s，使得LF398的输出和输入相等;然后将P2.0置低，进入峰值检测状态，即可完成量程转换。

    负峰值检测电路只是在正峰值检测电路之前加了一个反相器，逻辑控制部分由P1.3、P2.2、P2.3完成。保持下来的峰值经一个模拟开关CD4051后由MAX111的通道1检测。
2.4 频率测量
    由于AT89C52含有三个定时计数器，测量频率非常简单方便，只需对调零后的输出信号进行适当的放大，其后经过一个过零滞回比较器整形后得到方波信号，再通过一个四分频器输入到AT89C52的计数器T1和外部中断INT0即可。为了更加准确地测量频率，当信号频率高于5kHz时用测频法，即关中断INT0，把定时器T0设定一个时间t₀，开计数器T1，计数器溢出一次，则把内存中某个单元加1；若t₀时间内计数值为N1，可求得被测信号的频率为4N1/t₀。频率低于5kHz时用测周期法，即关计数器T1，开定时器T0，中断INT0以边沿方式触发，发生第一次中断时，T0计时为t₁，再次发生中断时关掉中断，此时计数器T0计时为t₂，则被测信号的周期T＝(t₂－t₁)/4，f＝4/(t₂－t₁)。为了测较低的信号频率，可以使T0循环计数。由于加了四分频，该方法可测小于2MHz的信号。
3 仪器的软件设计
    仪器软件采用汇编语言编写，包括主程序、定标子程序" title="子程序">子程序、调零子程序、数据采集子程序、显示子程序、键盘中断服务子程序、频率测量程序、A/D转换程序、D/A转换程序、计算磁场大小子程序等。系统默认为自动测量模式，选择最大量程。在键盘中断程序中，不同的键被按下，执行不同的程序。在数据采集子程序中，判断是否为手动，若是则直接采集，并保存数据。若不是则判断量程是否合适，不合适则转换量程重新测量，并保存上次测量值。若转换后测量为零，说明为脉冲场，以上次测的值为准。因此，对于脉冲场，若知道其场强范围，最好手动选择量程。仪器软件流程图如图6所示。