本实用新型涉及一种螺线管磁场实验仪，属于教学仪器技术领域。
背景技术：
随着电子技术的飞速发展，电流控制电路的应用越来越多。在应用众多的电流控制电路中，控制部分大多数采用机械开关和电位器来实现电路控制和电流大小和方向的调节。机械开关是采用机械触碰方式改变电路的通断。反复大量的使用，不断的机械式触碰，会有很大的磨损，机械开关的寿命短，导致在控制电路的通断时会失灵。因此，仪器需要定期更换电位器和机械开关。
电位器是一种可调的电子元件。它是由一个电阻体和一个转动或滑动系统组成。当电阻体的两个固定触点之间外加一个电压时，通过转动或滑动系统改变触点在电阻体上的位置，在动触点与固定触点之间便可得到一个与动触点位置成一定关系的电压。它大多是用作分压器，这时电位器是一个四端元件。电位器基本上就是滑动变阻器，有几种样式，一般用在音箱音量开关和激光头功率大小调节，电位器是一种可调的电子元件，用于分压的可变电阻器。在裸露的电阻体上，紧压着一至两个可移金属触点。触点位置确定电阻体任一端与触点间的阻值。电位器在转动过程中，接触点与电阻体进行摩擦。电阻体表面的碳膜等涂层会被磨损，经常出现触点损坏，接触不良等情况。这样，电位器调节电压的调节精度，调节灵敏度等都会大打折扣，造成控制质量下降以致控制仪器失灵。
现有的主流螺线管磁场实验仪是利用电位器调节霍尔元件和螺线管电流的大小，利用机械开关调节霍尔元件和螺线管电流的方向，利用数码管显示实验数据。现有的主流螺线管磁场实验仪的不足：1.霍尔元件和螺线管的电流大小和方向是分别利用电位器和机械开关调节的，长期使用会造成损坏失灵，调节不准确。2.电路接线都已固定好，以防止学生接线错误损坏仪器，学生缺乏必要的动手实践机会。3．缺少自动待机功能，在学生做完实验忘记关闭电源时，对仪器的损耗较大。4.利用数码管来显示实验数据，数据记录较为麻烦。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种利用触控屏和STC89C52RC芯片结合外围电路，取代电位器和机械开关，实现电流大小和方向的无机械磨损调节的新型螺线管磁场实验仪。
为达到上述目的，本实用新型提供一种螺线管磁场实验仪，包括螺线管和霍尔元件，霍尔元件包括霍尔电流输入端和霍尔电压输出端，霍尔电流输入端包括霍尔元件的Vcc端和霍尔元件的GND端，霍尔电压输出端包括霍尔元件的out1端和霍尔元件的out2端，其特征在于，包括单片机控制模块、霍尔电流模块、螺线管电流模块、用于调节霍尔元件和螺线管电流方向的继电器控制模块、霍尔电压模块，所述螺线管电连接所述螺线管电流模块，所述霍尔电流输入端、所述霍尔电压输出端、所述霍尔电流模块、所述螺线管电流模块、所述霍尔电压模块分别连接所述继电器控制模块，所述霍尔电流模块、所述螺线管电流模块、所述霍尔电压模块、所述继电器控制模块分别连接所述单片机控制模块。
优先地，所述霍尔电流模块包括TLV5616数模转换芯片U3、ADS7816模数转换芯片U4、LM358运算放大器芯片U5、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、TIP50三极管Q1；所述TLV5616数模转换芯片U3的DIN端、SCLK端、CS端、FS端均连接所述单片机控制模块，所述TLV5616数模转换芯片U3的VDD端、REFIN端之间串联电阻R2，所述TLV5616数模转换芯片U3的VDD端+5V供电，所述TLV5616数模转换芯片U3的GND端、REFIN端之间串联电阻R3，所述TLV5616数模转换芯片U3的GND端接地，所述TLV5616数模转换芯片U3的OUT端与所述LM358运算放大器芯片U5的in+端之间串联电阻R6；
所述ADS7816模数转换芯片U4的Vref端、Vcc端均+5V供电，所述ADS7816模数转换芯片U4的+in端和所述LM358运算放大器芯片U5的in-端之间串联电阻R5，所述ADS7816模数转换芯片U4的-in端、GND端均接地，所述ADS7816模数转换芯片U4的clock端、Dout端均分别连接所述单片机控制模块、所述螺线管电流模块，所述ADS7816模数转换芯片U4的+in端与电阻R5之间的节点串联电阻R7后接地；
所述LM358运算放大器芯片U5的Vcc-端接地，所述LM358运算放大器芯片U5的out1端与所述TIP50三极管Q1的基极之间串联电阻R4，所述LM358运算放大器芯片U5的Vcc+端+12V供电，所述TIP50三极管Q1的集电极+12V供电，所述TIP50三极管Q1的发射极连接所述继电器控制模块。
优先地，所述螺线管电流模块包括恒流源电路、TLV5616数模转换芯片U7、ADS7816模数转换芯片U8、电阻R9、电阻R10、电阻R12、电阻R13、电阻R14、二极管D3、电容C4，所述TLV5616数模转换芯片U7的DIN端、SCLK端、FS端对应连接所述TLV5616数模转换芯片U3的DIN端、SCLK端、FS端，所述TLV5616数模转换芯片U7的CS端连接所述单片机控制模块，所述TLV5616数模转换芯片U7的VDD端与GND端之间串联电阻R9、电阻R10，电阻R9、电阻R10之间的节点连接所述TLV5616数模转换芯片U7的REFIN端，所述TLV5616数模转换芯片U7的VDD端+5V供电，所述TLV5616数模转换芯片U7的OUT端串联电阻R13后连接所述恒流源电路；所述ADS7816模数转换芯片U4的clock端、Dout端分别连接所述ADS7816模数转换芯片U8的clock端、Dout端，所述ADS7816模数转换芯片U8Vref端、Vcc端均+5V供电，所述ADS7816模数转换芯片U8的+in端串联电阻R12后连接所述恒流源电路，所述ADS7816模数转换芯片U8的-in端、GND端接地，所述ADS7816模数转换芯片U8的CS端连接所述单片机控制模块，所述ADS7816模数转换芯片U8的+in端与电阻R12之间的节点串联电阻R14后接GND1。
优先地，所述恒流源电路包括LM358运算放大器芯片U9、电阻R11、TIP50三极管Q3和BU406三极管Q4，所述LM358运算放大器芯片U9的VCC-端接地，所述TLV5616数模转换芯片U7的OUT端联电阻R13后连接LM358运算放大器芯片U9的in+端，所述ADS7816模数转换芯片U8的+in端串联电阻R12后连接LM358运算放大器芯片U9的in-端，LM358运算放大器芯片U9的out1端串联电阻R11后连接TIP50三极管Q3的基极，所述TIP50三极管Q3的集电极和所述BU406三极管Q4的集电极均+15V供电，所述TIP50三极管Q3的发射极连接所述BU406三极管Q4的基极，所述BU406三极管Q4的发射极串联电阻R14后接地。
优先地，所述霍尔电压模块包括光耦隔离电路、数模和模数转换电路和小信号放大电路，所述数模和模数转换电路包括ADS7816模数转换芯片U14，所述ADS7816模数转换芯片U14分别连接所述光耦隔离电路、所述小信号放大电路，所述ADS7816模数转换芯片U14的Vcc端和Vref端均+5V供电，所述ADS7816模数转换芯片U14的GND端和-in端均接地。
优先地，所述光耦隔离电路包括6N137光耦芯片U11、6N137光耦芯片U12、6N137光耦芯片U13、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20和电阻R21，所述6N137光耦芯片U11的-端连接所述单片机控制模块，所述6N137光耦芯片U11的VCC端与Vc端之间串联电阻R17，所述6N137光耦芯片U11的VCC端+5V供电，所述6N137光耦芯片U11的GND端接地，所述6N137光耦芯片U11的Vc端连接所述ADS7816模数转换芯片U14的CS端；
所述6N137光耦芯片U11的-端串联电阻R16、电阻R18后连接所述6N137光耦芯片U12的Vc端，电阻R16、电阻R18之间的节点分别连接所述6N137光耦芯片U12的VCC端、串联电阻R20后连接所述6N137光耦芯片U13的+端，所述6N137光耦芯片U12的VCC端+5V供电，所述6N137光耦芯片U12的-端连接所述ADS7816模数转换芯片U14的Dout端，所述6N137光耦芯片U12的+端串联电阻R19、电阻R21后连接所述6N137光耦芯片U13的Vc端，所述6N137光耦芯片U13的VCC端+5V供电，所述6N137光耦芯片U13的GND端接地，所述6N137光耦芯片U12的GND端接地，所述6N137光耦芯片U13的Vc端连接所述ADS7816模数转换芯片U14的clock端。
优先地，所述小信号放大电路包括UA741运算放大器U15、 UA741运算放大器U16、电容C5、电容C6、电容C7、电阻R22、电阻R23、电阻R24、滑动电阻R25、电阻R26、电阻R27和电阻R28，
所述ADS7816模数转换芯片U14的+in端串联电容C6后接地，所述ADS7816模数转换芯片U14的+in端、电容C7的正极、电容C7的负极、UA741运算放大器U16的in-端依次串联，电容C7上并联电阻R26，UA741运算放大器U16的in-端串联电阻R27后接地，UA741运算放大器U16的VCC+端+5V供电，UA741运算放大器U16的in+端串联电阻R28后连接UA741运算放大器U15的vo端；滑动电阻R25的滑动端连接UA741运算放大器U15的VCC-端，UA741运算放大器U15的VCC-端-5V供电，UA741运算放大器U15的两个set端之间串联滑动电阻R25，UA741运算放大器U15的in-端串联电阻R23后接地，UA741运算放大器U15的in-端串联电阻R22后连接UA741运算放大器U15的vo端，UA741运算放大器U15的in+端串联电阻R24、电容C5正极后接地，电阻R24、电容C5正极之间的节点连接所述继电器控制模块。
优先地，所述继电器控制模块包括霍尔电流输入换向电路、螺线管电流输入换向电路和霍尔电压换向电路，
所述霍尔电流输入换向电路包括继电器一U6、二极管D1、电阻R8和S9013三极管Q2，所述继电器一U6的6号端口串联电阻R7后接地，TIP50三极管Q1的发射极连接所述继电器一U6的3号端口，所述继电器一U6的1号端口和7号端口连接霍尔电流输入端的一端，所述继电器一U6的2号端口和8号端口连接霍尔电流输入端的另一端，所述继电器一U6的5号端口串联二极管D1后+12V供电，所述继电器一U6的4号端口+12V供电，所述继电器一U6的5号端口连接所述S9013三极管Q2的集电极，所述S9013三极管Q2的发射极接地，S9013三极管Q2的基极串联电阻R8后连接所述单片机控制模块；
所述螺线管电流输入换向电路包括继电器二U10、二极管D2、电阻R15和S9013三极管Q5，继电器二U10的1号端口、7号端口连接螺纹管的一端，继电器二U10的2号端口、8号端口连接螺纹管的另一端，继电器二U10的3号端口连接GND1、继电器二U10的6号端口连接GND2，GND1连接二极管D3负极，GND2连接二极管D3正极，电容C4正极并联二极管D3负极，电容C4负极并联二极管D3正极；
所述霍尔电压换向电路包括继电器三U17、二极管D4、电阻R29和S9013三极管Q6，电阻R24、电容C5正极之间的节点连接继电器三U17的3号端口，继电器三U17的1号端口、7号端口连接霍尔电压输出端的一端，继电器三U17的2号端口、8号端口连接霍尔电压输出端的另一端，继电器三U17的6号端口接地，继电器三U17的4号端口+12V供电，继电器三U17的5号端口串联二极管D4正极后连接继电器三U17的4号端口，继电器三U17的5号端口连接S9013三极管Q6的集电极，S9013三极管Q6发射极接地，S9013三极管Q6的基极串联电阻R29后连接所述单片机控制模块。
优先地，所述单片机控制模块包括触控屏、STC89C52RC芯片、上拉排阻U2、复位开关S1、电容C1、电阻R1、电容C2、电容C3、12M晶振X1，所述上拉排阻U2有18个引脚，所述上拉排阻U2的10口~18口分别连接STC89C52RC芯片Vcc端、P00~P07端，所述STC89C52RC芯片的Vss端接地，触控屏的TXD端接STC89C52RC芯片的RXD端，触控屏的RXD端接STC89C52RC芯片的TXD端，触控屏采用+12V供电；
所述STC89C52RC芯片的RST端连接电容C1负极，电容C1正极+5V供电，电容C1上并联复位开关S1，电容C1负极串联电阻R1后接地，所述STC89C52RC芯片的XTAL2端串联电容C2后接地，所述STC89C52RC芯片的的XTAL1端串联电容C3后接地，所述STC89C52RC芯片的XTAL2端和电容C2之间的节点、所述STC89C52RC芯片的的XTAL1端和电容C3之间的节点并联12M晶振X1。
优先地，所述TLV5616数模转换芯片U3的DIN端、SCLK端、CS端、FS端分别对应连接所述上拉排阻U2的P2口、P3口、P4口和P5口，所述ADS7816模数转换芯片U4的clock端、Dout端、CS端连接分别连接所述上拉排阻U2的P6口、P7口、P8口；所述TLV5616数模转换芯片U7的CS端连接所述STC89C52RC芯片的P27端口，所述ADS7816模数转换芯片U8的CS端连接所述STC89C52RC芯片的P26端口，所述S9013三极管Q2的基极串联电阻R8后连接所述上拉排阻U2的P9口，所述6N137光耦芯片U11的-端连接所述STC89C52RC芯片的P24端口，S9013三极管Q6的基极串联电阻R29后连接所述STC89C52RC芯片的P21端口。本实用新型所达到的有益效果：
1.本装置利用触控屏和STC89C52RC芯片，结合继电器控制模块等外围电路，取代了现有技术中的电位器和机械开关，在对四脚霍尔元件和螺线管电流大小、方向调节的过程中几乎没有机械磨损，大大减少了本装置的损坏率，提升了仪器可靠性和使用寿命；
2.本装置在触控屏上完成所有实验操作，实现仪器设备的一体化，提高设备的空间利用率。同时，还增加了实验电路的模拟接线、自动待机、实时曲线显示，实验数据记录等新功能，丰富了实验内容。
3.设计思路可以推广应用到其它物理实验仪器中，通过触控屏结合相关电路的设计和芯片的应用，实现产品的提档升级，提高设备的可靠性、大大减少设备的损坏率、降低设备的维修成本。
附图说明
图1是本实用新型的原理框图；
图2是本实用新型的电路图。
附图中标记含义，U1-STC89C52RC芯片；U2-上拉排阻；U3-TLV5616数模转换芯片；U4-ADS7816模数转换芯片；U5-LM358运算放大器芯片；U6-继电器一；U7-TLV5616数模转换芯片；U8-ADS7816模数转换芯片；U9-LM358运算放大器芯片；U10-继电器二；U11-6N137光耦芯片；U12-6N137光耦芯片；U13-6N137光耦芯片；U14-ADS7816模数转换芯片；U15-UA741运算放大器；U16-UA741运算放大器；U17-继电器三；Q1-TIP50三极管；Q2-S9013三极管；Q3-TIP50三极管；Q4-BU406三极管；Q5-S9013三极管；Q6-S9013三极管；S1-复位开关；X1-12M晶振。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
一种螺线管磁场实验仪，包括螺线管和霍尔元件，霍尔元件包括霍尔电流输入端和霍尔电压输出端，霍尔电流输入端包括霍尔元件的Vcc端和霍尔元件的GND端，霍尔电压输出端包括霍尔元件的out1端和霍尔元件的out2端，其特征在于，包括单片机控制模块、霍尔电流模块、螺线管电流模块、用于调节霍尔元件电流方向和螺线管电流方向的继电器控制模块、霍尔电压模块，所述螺线管电连接所述螺线管电流模块，所述霍尔电流输入端、所述霍尔电压输出端、所述霍尔电流模块、所述螺线管电流模块、所述霍尔电压模块分别连接所述继电器控制模块，所述霍尔电流模块、所述螺线管电流模块、所述霍尔电压模块、所述继电器控制模块分别连接所述单片机控制模块。
进一步地，所述霍尔电流模块包括TLV5616数模转换芯片U3、ADS7816模数转换芯片U4、LM358运算放大器芯片U5、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、TIP50三极管Q1；所述TLV5616数模转换芯片U3的DIN端、SCLK端、CS端、FS端均连接所述单片机控制模块，所述TLV5616数模转换芯片U3的VDD端、REFIN端之间串联电阻R2，所述TLV5616数模转换芯片U3的VDD端+5V供电，所述TLV5616数模转换芯片U3的GND端、REFIN端之间串联电阻R3，所述TLV5616数模转换芯片U3的GND端接地，所述TLV5616数模转换芯片U3的OUT端与所述LM358运算放大器芯片U5的in+端之间串联电阻R6；
所述ADS7816模数转换芯片U4的Vref端、Vcc端均+5V供电，所述ADS7816模数转换芯片U4的+in端和所述LM358运算放大器芯片U5的in-端之间串联电阻R5，所述ADS7816模数转换芯片U4的-in端、GND端均接地，所述ADS7816模数转换芯片U4的clock端、Dout端均分别连接所述单片机控制模块、所述螺线管电流模块，所述ADS7816模数转换芯片U4的+in端与电阻R5之间的节点串联电阻R7后接地；
所述LM358运算放大器芯片U5的Vcc-端接地，所述LM358运算放大器芯片U5的out1端与所述TIP50三极管Q1的基极之间串联电阻R4，所述LM358运算放大器芯片U5的Vcc+端+12V供电，所述TIP50三极管Q1的集电极+12V供电，所述TIP50三极管Q1的发射极连接所述继电器控制模块；电阻R2=电阻R3=10KΩ,电阻R4=电阻R5=电阻R6=1KΩ，电阻R7=240Ω。
进一步地，所述螺线管电流模块包括恒流源电路、TLV5616数模转换芯片U7、ADS7816模数转换芯片U8、电阻R9、电阻R10、电阻R12、电阻R13、电阻R14、二极管D3、电容C4，所述TLV5616数模转换芯片U7的DIN端、SCLK端、FS端对应连接所述TLV5616数模转换芯片U3的DIN端、SCLK端、FS端，所述TLV5616数模转换芯片U7的CS端连接所述单片机控制模块，所述TLV5616数模转换芯片U7的VDD端与GND端之间串联电阻R9、电阻R10，电阻R9、电阻R10之间的节点连接所述TLV5616数模转换芯片U7的REFIN端，所述TLV5616数模转换芯片U7的VDD端+5V供电，所述TLV5616数模转换芯片U7的OUT端串联电阻R13后连接所述恒流源电路；所述ADS7816模数转换芯片U4的clock端、Dout端分别连接所述ADS7816模数转换芯片U8的clock端、Dout端，所述ADS7816模数转换芯片U8Vref端、Vcc端均+5V供电，所述ADS7816模数转换芯片U8的+in端串联电阻R12后连接所述恒流源电路，所述ADS7816模数转换芯片U8的-in端、GND端接地，所述ADS7816模数转换芯片U8的CS端连接所述单片机控制模块，所述ADS7816模数转换芯片U8的+in端与电阻R12之间的节点串联电阻R14后接GND1；电阻R9=电阻R10=10KΩ，电阻R12=电阻R13=1KΩ，电阻R14=1Ω。
进一步地，所述恒流源电路包括LM358运算放大器芯片U9、电阻R11、TIP50三极管Q3和BU406三极管Q4，所述LM358运算放大器芯片U9的VCC-端接地，所述TLV5616数模转换芯片U7的OUT端联电阻R13后连接LM358运算放大器芯片U9的in+端，所述ADS7816模数转换芯片U8的+in端串联电阻R12后连接LM358运算放大器芯片U9的in-端，LM358运算放大器芯片U9的out1端串联电阻R11后连接TIP50三极管Q3的基极，所述TIP50三极管Q3的集电极和所述BU406三极管Q4的集电极均+15V供电，所述TIP50三极管Q3的发射极连接所述BU406三极管Q4的基极，所述BU406三极管Q4的发射极串联电阻R14后接地，电阻R11=1KΩ。
进一步地，所述霍尔电压模块包括光耦隔离电路、数模和模数转换电路和小信号放大电路，所述数模和模数转换电路包括ADS7816模数转换芯片U14，所述ADS7816模数转换芯片U14分别连接所述光耦隔离电路、所述小信号放大电路，所述ADS7816模数转换芯片U14的Vcc端和Vref端均+5V供电，所述ADS7816模数转换芯片U14的GND端和-in端均接地。
进一步地，所述光耦隔离电路包括6N137光耦芯片U11、6N137光耦芯片U12、6N137光耦芯片U13、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20和电阻R21，所述6N137光耦芯片U11的-端连接所述单片机控制模块，所述6N137光耦芯片U11的VCC端与Vc端之间串联电阻R17，所述6N137光耦芯片U11的VCC端+5V供电，所述6N137光耦芯片U11的GND端接地，所述6N137光耦芯片U11的Vc端连接所述ADS7816模数转换芯片U14的CS端；
所述6N137光耦芯片U11的-端串联电阻R16、电阻R18后连接所述6N137光耦芯片U12的Vc端，电阻R16、电阻R18之间的节点分别连接所述6N137光耦芯片U12的VCC端、串联电阻R20后连接所述6N137光耦芯片U13的+端，所述6N137光耦芯片U12的VCC端+5V供电，所述6N137光耦芯片U12的-端连接所述ADS7816模数转换芯片U14的Dout端，所述6N137光耦芯片U12的+端串联电阻R19、电阻R21后连接所述6N137光耦芯片U13的Vc端，所述6N137光耦芯片U13的VCC端+5V供电，所述6N137光耦芯片U13的GND端接地，所述6N137光耦芯片U12的GND端接地，所述6N137光耦芯片U13的Vc端连接所述ADS7816模数转换芯片U14的clock端；电阻R16=100Ω，电阻R17=电阻R18=电阻R21=1KΩ，电阻R19=电阻R20=100Ω。
进一步地，所述小信号放大电路包括UA741运算放大器U15、 UA741运算放大器U16、电容C5、电容C6、电容C7、电阻R22、电阻R23、电阻R24、滑动电阻R25、电阻R26、电阻R27和电阻R28，
所述ADS7816模数转换芯片U14的+in端串联电容C6后接地，所述ADS7816模数转换芯片U14的+in端、电容C7的正极、电容C7的负极、UA741运算放大器U16的in-端依次串联，电容C7上并联电阻R26，UA741运算放大器U16的in-端串联电阻R27后接地，UA741运算放大器U16的VCC+端+5V供电，UA741运算放大器U16的in+端串联电阻R28后连接UA741运算放大器U15的vo端；滑动电阻R25的滑动端连接UA741运算放大器U15的VCC-端，UA741运算放大器U15的VCC-端-5V供电，UA741运算放大器U15的两个set端之间串联滑动电阻R25，UA741运算放大器U15的in-端串联电阻R23后接地，UA741运算放大器U15的in-端串联电阻R22后连接UA741运算放大器U15的vo端，UA741运算放大器U15的in+端串联电阻R24、电容C5正极后接地，电阻R24、电容C5正极之间的节点连接所述继电器控制模块；电阻R22=1MΩ，电阻R23=电阻R24=100KΩ,滑动电阻R25最大值50KΩ,电阻R26=10KΩ，电阻R27=电阻R28=1KΩ。
进一步地，所述继电器控制模块包括霍尔电流输入换向电路、螺线管电流输入换向电路和霍尔电压换向电路，
所述霍尔电流输入换向电路包括继电器一U6、二极管D1、电阻R8和S9013三极管Q2，所述继电器一U6的6号端口串联电阻R7后接地，TIP50三极管Q1的发射极连接所述继电器一U6的3号端口，所述继电器一U6的1号端口和7号端口连接霍尔电流输入端的一端，所述继电器一U6的2号端口和8号端口连接霍尔电流输入端的另一端，所述继电器一U6的5号端口串联二极管D1后+12V供电，所述继电器一U6的4号端口+12V供电，所述继电器一U6的5号端口连接所述S9013三极管Q2的集电极，所述S9013三极管Q2的发射极接地，S9013三极管Q2的基极串联电阻R8后连接所述单片机控制模块；
所述螺线管电流输入换向电路包括继电器二U10、二极管D2、电阻R15和S9013三极管Q5，继电器二U10的1号端口、7号端口连接螺纹管的一端，继电器二U10的2号端口、8号端口连接螺纹管的另一端，继电器二U10的3号端口连接GND1、继电器二U10的6号端口连接GND2，GND1连接二极管D3负极，GND2连接二极管D3正极，电容C4正极并联二极管D3负极，电容C4负极并联二极管D3正极；
所述霍尔电压换向电路包括继电器三U17、二极管D4、电阻R29和S9013三极管Q6，电阻R24、电容C5正极之间的节点连接继电器三U17的3号端口，继电器三U17的1号端口、7号端口连接霍尔电压输出端的一端，继电器三U17的2号端口、8号端口连接霍尔电压输出端的另一端，继电器三U17的6号端口接地，继电器三U17的4号端口+12V供电，继电器三U17的5号端口串联二极管D4正极后连接继电器三U17的4号端口，继电器三U17的5号端口连接S9013三极管Q6的集电极，S9013三极管Q6发射极接地，S9013三极管Q6的基极串联电阻R29后连接所述单片机控制模块；电阻R8=R15=R29=10K。
进一步地，所述单片机控制模块包括触控屏、STC89C52RC芯片、上拉排阻U2、复位开关S1、电容C1、电阻R1、电容C2、电容C3、12M晶振X1，所述上拉排阻U2有18个引脚，所述上拉排阻U2的10口~18口分别连接STC89C52RC芯片Vcc端、P00~P07端，所述STC89C52RC芯片的Vss端接地，触控屏的TXD端接STC89C52RC芯片的RXD端，触控屏的RXD端接STC89C52RC芯片的TXD端，触控屏采用+12V供电；
所述STC89C52RC芯片的RST端连接电容C1负极，电容C1正极+5V供电，电容C1上并联复位开关S1，电容C1负极串联电阻R1后接地，所述STC89C52RC芯片的XTAL2端串联电容C2后接地，所述STC89C52RC芯片的的XTAL1端串联电容C3后接地，所述STC89C52RC芯片的XTAL2端和电容C2之间的节点、所述STC89C52RC芯片的的XTAL1端和电容C3之间的节点并联12M晶振X1；电容C1为10UF，电阻R1=1K,电容C2=电容C3=30PF。
进一步地，所述TLV5616数模转换芯片U3的DIN端、SCLK端、CS端、FS端分别对应连接所述上拉排阻U2的P2口、P3口、P4口和P5口，所述ADS7816模数转换芯片U4的clock端、Dout端、CS端连接分别连接所述上拉排阻U2的P6口、P7口、P8口；所述TLV5616数模转换芯片U7的CS端连接所述STC89C52RC芯片的P27端口，所述ADS7816模数转换芯片U8的CS端连接所述STC89C52RC芯片的P26端口，所述S9013三极管Q2的基极串联电阻R8后连接所述上拉排阻U2的P9口，所述6N137光耦芯片U11的-端连接所述STC89C52RC芯片的P24端口，S9013三极管Q6的基极串联电阻R29后连接所述STC89C52RC芯片的P21端口。
本装置工作过程：
触控屏和STC89C52RC芯片之间采用TTL电平进行串口通信，实现人机交互。触控屏上显示的实验参量，变量地址都不同。通过触控屏与STC89C52RC芯片间的串口通信，STC89C52RC芯片识别出相应的变量地址，从而实现对不同实验参量的控制。
利用LM358运算放大器芯片结合TIP50三极管和BU406三极管构建恒流源电路。
霍尔电流和螺线管电流大小调节是通过触控屏输出信号给STC89C52RC芯片，STC89C52RC芯片处理经过D/A数模转换芯片产生模拟电压，经恒流源电路转换实现数字调节。通过模数转换电路，利用A/D模数转换芯片采样，反馈给STC89C52RC芯片，STC89C52RC芯片处理后传输到触控屏显示，实现电流大小的反馈调节。霍尔电流和螺线管电流方向调节是利用STC89C52RC芯片管脚的高低电平调节控制S9013三极管的导通和断开进一步控制继电器的切换来实现的。
整个模块以单片机为处理控制核心，以数模和模数转换为主要调控方式，以触控屏为主要的操作和显示手段，从而实现仪器的无机械磨损调节。
霍尔电压的信号强度为毫伏级，需将其信号进行放大，小信号放大电路是利用两个UA741运算放大器芯片对霍尔电压进行二级放大，达到模数转换电路的分辨精度要求。将放大后的霍尔电压信号采集后经A/D模数转换芯片，传输给STC89C52RC芯片处理，再由STC89C52RC芯片通过串口通信将信号传输到触控屏中，实现数据的实时曲线显示和记录。
光耦隔离电路是利用6N137光耦芯片对模数转换电路与STC89C52RC芯片进行隔离，获取准确的霍尔电压值。
此外，利用触控屏和STC89C52RC芯片间的串口通信，实现模拟接线的功能。只有当实验电路模拟接线正确时，才允许进入实验。利用STC89C52RC芯片的定时功能，当一段时间未接收到任何通信信号时，执行自动待机功能，使实验仪整体处于待机状态，降低仪器损耗。
本实用新型专利的主要是利用触控屏和STC89C52RC芯片，结合数模、模数转换电路来调节电流大小，结合继电器电路来调节电流方向。可以实现：
一、电流大小和方向调节部位长期使用而不产生损坏。
二、增加实验模拟电路连接，提高学生动手实践能力。
三、具有自动待机功能，减少仪器损耗。
四、实验中可实现数据的实时曲线显示，显示直观，数据记录方便。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。