一、測試原理

? ? KTH5701是昆泰芯微電子研發的一款3D線性霍爾傳感器。通過檢測XYZ三軸磁場值，可以任意兩兩組合通過芯片內部CORDIC算法直接輸出角度，且內部集成離軸校準以及溫度補償等功能，可以用來檢測旋轉角度。將徑向充磁的磁鐵固定在風向桿上，通過5701檢測磁鐵的位置就可以換算成相應的風向。

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二、電路框圖三、電路功能介紹

1、角度檢測部分

? ? ?KTH5701 是一款數字輸出的3D霍爾芯片，內部分別集成了X軸、Y軸和Z軸三個獨立的霍爾傳感器。信號鏈采用高精度運放通過 16 bit ADC 將模擬信號轉換成數字輸出。外部主機可以采用SPI或I2C兩種模式讀出測量數據。此外，在芯片內部集成了一個溫度傳感器用于磁場的溫度補償。KTH5701支持持續感應模式、喚醒睡眠模式和單次測量模式等多種工作模式，適用于不同的應用場景。BUTT_OUT管腳用于檢測磁鐵與芯片之間的按鍵功能， 并且也可以配置為 Trigger 模式，觸發單次測量。同時，KTH5701集成了CORDIC算法，支持平面的角度輸出（XY平面、XZ平面、YZ平面）。增加幅值修調寄存器，極大方便了在軸、離軸兩種常見的旋鈕應用場景。支持所選平面對應的磁場閾值檢測（XY平面、XZ平面、YZ平面），同一芯片能同時進行旋鈕、按鍵兩種場景的檢測。此產品具有高集成度和運用靈活的特點，廣泛適用于各種應用場景。?

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2、電源部分

? ? XL2009是開關降壓型 DC-DC 轉換芯片，支持DC8V~36V寬電壓輸入。輸入固定開關頻率 180KHz，可減小外部元器件尺寸，方便 EMC設計。芯片具有出色的線性調整率與負載調整率，輸出電壓支持 1.25V~32V 間任意調節。芯片內部集成過流保護、過溫保護、短路保護等可靠性模塊。

? ? 并在電源輸入端增加自恢復保險絲、TVS、以及反向保護的二極管，用以保護電路防止浪涌。? ? 隔離電源部分采用金升陽的DCDC隔離芯片用以區分數字和模擬部分，進一步保護主控和5701。

3、通信部分

? ? 通信部分采用通信隔離芯片ADUM1210 + MAX13487將單片機的TTL電平轉換成485信號。并在485芯片輸出引腳上增加TVS和自恢復保險絲。

4、主控部分

? ? 主控部分采用STC單片機，用P3^7作為系統復位按鍵，長按5S后系統參數恢復出廠設置。

四、KTH5701參數配置

? ? 現在結構采用的是在軸安裝方式，所以采用XY軸測量角度輸出。測量模式配置成持續感應模式，芯片每完成一次測量會拉高INT腳，單片機進入中斷后讀取數據后，INT腳會被置低。相關寄存器說明查閱規格書P26~35說明。

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? ?寄存器0x1C:

? ? AplaneSel：設置成00，芯片輸出XY平面磁場角度值。

? ? magnOsr:磁場測量的ADC過采樣率，這里設置成11，采樣點數為256。

? ? gain:增益控制寄存器哦，默認設置成0110。

? ? digCtrl:數字濾波器。這里設置成111。

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? ? 寄存器0x1D:

? ? measTime:持續感應模式或喚醒睡眠模式事，每兩次測量之間的間歇等待時長。20mS/LSB,這里設置成0x16.結合連續測量時的XY的測量時間，大概完成一個測量周期需要500mS。

? ? 寄存器0x1E:

? ? angMagnSel：輸出方式設置位，=1，設置成角度輸出模式。

? ? Zero:設置零點角度值。這個后面校準的時候再介紹如何使用。

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? ? 5701工作流程：寄存器初始化 -->? 設置連續工作模式 --> 進入測量中斷 --> 讀取測量數據

? ? 注：

? ? INT引腳，主機向芯片發送持續感應模式或單次測量命令，芯片完成一次對應測量項的測量后，INT 腳會置 1，并且在芯片發送讀取命令，讀回測量數據以前，都保持為 1。 ?

? ? 在讀或寫寄存器的時候，務必將芯片設置成IDLE模式。只有在IDLE模式下才可以讀寫寄存器。

五、通信協議

? ? ? ? ? 本案例采用RS485、Modbus_RTU通信協議。默認波特率9600、無校驗，默認地址0x01,設置范圍0x01~0xFF。

1、通信格式

? ? 支持Modbus協議的保存寄存器（讀寫），協議幀數據遵循ModBus幀格式的命令格式，采用如下功能碼：

? ? 對應的錯誤返回：在對應功能碼基礎上加0x80.

2、保持寄存器

3、指令詳解

? 使用地址00查詢寄存器時，只允許總線上有且僅有一個設備，否則會出現通信異常。

（1）查詢當前角度值

發送：

接收：

讀取的數據DATA = 0x4000 ,換算成10進制是16384，根據角度計算公式，角度 = 16384/65536*360 = 90°

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（2）將當前角度設置成零點

例如當前角度值為16384，則發送16384即可.

發送：

接收：

六、成品展示

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