质子旋进式磁力仪是一种用于地磁测量的精密仪器，主要应用于地质勘探、航空、海洋以及地震预报等领域。传统的国产磁力仪存在功耗高、稳定性差、精度低等问题，例如CZM-2型质子旋进式磁力仪。为了解决这些问题，本文提出了基于MSP430F149超低功耗单片机的新型磁力仪设计，旨在提升仪器的性能和精度。
质子旋进式磁力仪的工作原理基于质子在地磁场中的旋进效应。传感器由两个反向串联的线圈组成，内部填充富含氢质子的介质，如煤油或水。在极化阶段，线圈通入大电流产生一个垂直于地磁场的强磁场，使得质子磁矩排列整齐。断开极化电流后，质子在地磁场作用下开始旋进，切割线圈产生微伏级的感应电动势，其频率与地磁场强度成正比，通过测量这个频率即可得到地磁场值。
在系统设计中，MSP430F149单片机扮演着核心角色。这款单片机属于MSP430系列，具备超低功耗特性，即使在1MHz时钟频率下工作，电流消耗也仅为250μA，待机状态下更是低至0.1μA。MSP430F149具有丰富的内置资源，如12位A/D转换器、精密比较器、硬件乘法器、温度传感器和串行通信接口，能够满足系统的需求，无需过多的外部扩展。此外，它还包含在线可编程的FLASH ROM，用于存储仪器设置和检测电池电量，以及一个看门狗定时器来防止程序异常。
系统设计还包括探头的配谐原理，采用LC并联谐振回路来选择质子旋进频率附近的信号。通过精确调整探头电感L和配谐电容C，使回路谐振频率接近质子旋进频率，实现对地磁场的选频测量。
基于MSP430F149的质子旋进式磁力仪设计有效地解决了国产磁力仪的不足，提升了测量精度和稳定性，并降低了功耗，适合于各种野外环境下的地磁测量任务。该设计巧妙地利用了MSP430系列单片机的低功耗特性和丰富的内置功能，减少了外部组件，提高了系统的可靠性。通过优化探头配谐，实现了高精度的选频测量，为地磁测量领域提供了更加先进且经济的解决方案。
