【正文】 基于 51 單片機(jī)的金屬探測(cè)器 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 基于 51 單片機(jī)的金屬探測(cè)器 摘 要 本 文著重介紹了一種 基于 AT89S52 單片機(jī)控制的智能型金屬探測(cè)器的硬件組成、軟件設(shè)計(jì)、工作原理及主要功能。該金屬探測(cè)器以 AT89S52 單片機(jī)為核心，采用線性霍爾元件 UGN3503 作為傳感器，來(lái)感應(yīng)金屬渦流效應(yīng)引起的通電線圈磁場(chǎng)的變化，并將磁場(chǎng)變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化，單片機(jī)測(cè)得電壓值，并與設(shè)定的電壓基準(zhǔn)值相比較后，決定是否探測(cè)到金屬。系統(tǒng)軟件采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)。在軟件設(shè)計(jì)中，采用了數(shù)字濾波技術(shù)消除干擾，提高了探測(cè)器的抗干擾能力，確保了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。此外，文中還對(duì)影響金屬探測(cè)器 的靈敏度與穩(wěn)定性的因素進(jìn)行了探討，認(rèn)為儀器的工作頻率、檢測(cè)線圈的尺寸及匝數(shù)等是影響靈敏度的主要因素 。而應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境溫度、濕度及線圈的制作工藝和供電電源的穩(wěn)定程度是儀器穩(wěn)定性的影響因素。 關(guān)鍵詞 ： 單片機(jī)，金屬探測(cè)器，線性霍爾元件，電磁感應(yīng)，靈敏度 基于 51 單片機(jī)的金屬探測(cè)器 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) ABSTRCT This paper describes the position of hardware and software,working principles and the functions of an intelligent metal detector which mainly consists of AT89S52 SingleChip Microputer and linear HallEffect Sensor. The equipment adopts UGN3503U linear halleffect sensor as probe to detect the magic field change of the centre of a search coil resulted from eddy current effect and turn this magic field change into voltage SingleChip Microputer measures the peak value of voltage and pares it with reference determine whether detect metel or case of detection of a metallic mass,the Metal Detector porvides an acoustical and optical systems software adopts the assmbler language to be the software,the digital filter technology is utilized to eliminate the the stability of system and measuring veracity are effect of all factors on sensitivity and stability of Metel Detetor are discussed in this is concluded that the operating frequency,the size of the search coil and turns are the main factors effected on the sensitivity of the instrument: the environment temperature and humidity in site,the winding technology of coils and the stability of power supply are the factors effected on stability of instrument. KEY WORDS: SingleChip Microputer, metal detector, linear halleffect sensor, electricmagic induction, sensitivity 基于 51 單片機(jī)的金屬探測(cè)器 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 目 錄 前 言 ............................................................... 1 第 1 章 分析探測(cè)金屬的理論依據(jù) ....................................... 3 理論描述 ..................................................... 3 線圈介質(zhì)條件的變化 ..................................... 3 渦流效應(yīng) ............................................... 4 第 2 章 硬件電路設(shè)計(jì) ................................................. 6 系統(tǒng)組成 ..................................................... 6 硬件電路功能描述 ............................................. 6 線圈振蕩電路 ........................................... 7 數(shù)據(jù)采集電路 ........................................... 8 A/D 轉(zhuǎn)換電路 .......................................... 12 系統(tǒng)控制單元 .......................................... 15 鍵盤(pán)控制電路 .......................................... 16 顯示報(bào)警電路 .......................................... 17 電源電路 .............................................. 18 整機(jī)工作原理描述 ............................................ 19 第 3 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ................................................ 20 軟件設(shè)計(jì)思想 ................................................ 20 數(shù)字濾波及算法說(shuō)明 .......................................... 21 主程序流程圖 ................................................ 21 鍵盤(pán)控制程序設(shè)計(jì) ...................................... 23 數(shù)字濾波程序設(shè)計(jì) ...................................... 23 顯示與報(bào)警程序 設(shè)計(jì) .................................... 25 第 4 章 主要技術(shù)指標(biāo)分析 ............................................ 26 主要技術(shù)指標(biāo)分析 ............................................ 26 工作頻率 .............................................. 26 基于 51 單片機(jī)的金屬探測(cè)器 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 靈敏度分析 ............................................ 26 穩(wěn)定性分析 ............................................ 26 第 5 章 仿真、調(diào)試結(jié)果及分析 ........................................ 27 仿真、調(diào)試目的與內(nèi)容 ....................................... 27 仿真結(jié)果及分析 ............................................. 27 試驗(yàn)總結(jié) ................................................... 29 第 6 章 結(jié) 論 ....................................................... 30 參考文獻(xiàn) ........................................................... 31 致 謝 ............................................................. 32 附 錄 1 電路原理圖 ................................................. 33 附 錄 2 各模塊程序清單 ............................................. 34 代做本論文畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)物。 代做專(zhuān)科、本科各個(gè)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)論文。 代做電子、機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)。 完全按照畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)做，指導(dǎo)畢業(yè)答辯。 淘寶交易： : 1226388638 基于 51 單片機(jī)的金屬探測(cè)器 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 1 前 言 金屬探測(cè)器作為一種最重要的安全檢查設(shè)備，己被廣泛地應(yīng)用于社會(huì)生 活和工業(yè)生產(chǎn)的諸多領(lǐng)域。比如在機(jī)場(chǎng)、大型運(yùn)動(dòng)會(huì) (如奧運(yùn)會(huì) )、展覽會(huì)等都用金屬探測(cè)器來(lái)對(duì)過(guò)往人員進(jìn)行安全檢測(cè) ,以排查行李、包裹及人體夾帶的刀具、槍支、彈藥等傷害性違禁金屬物品 。工業(yè)部門(mén) (包括手表、眼鏡、金銀首飾、電子等生產(chǎn)含有金屬產(chǎn)品的工廠 )也使用金屬探測(cè)器對(duì)出入人員進(jìn)行檢測(cè)，以防止貴重金屬材料的丟失 。目前，就連考試也開(kāi)始啟用金屬探測(cè)器來(lái)防止考生利用手機(jī)等工具進(jìn)行作弊。 由此可見(jiàn)，金屬探測(cè)器對(duì)工業(yè)生產(chǎn)及人身安全起著重要的作用。而為了能夠準(zhǔn)確判定金屬物品藏匿的位置，就需要金屬探測(cè)器具有較高的檢測(cè)精度。目前，國(guó)外 雖然已有較為完善的系列產(chǎn)品 (如 EIPaso、 CeiaUSA、 Rangeramp。Metoerx 等廠商的產(chǎn)品 )，但價(jià)格極其昂貴 。國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的金屬探測(cè)器則是利用模擬電路進(jìn)行檢測(cè)和控制的，其電路復(fù)雜，探測(cè)靈敏度低，且整個(gè)系統(tǒng)易受外界環(huán)境如溫度、濕度、電焊等諸因素的干擾。 本文介紹的基于單片機(jī)控制的智能型金屬探測(cè)器，采用靈敏度極高的線性霍爾元件作為傳感器，感應(yīng)由于金屬出現(xiàn)引起的探測(cè)線圈周?chē)艌?chǎng)的變化，提高了檢測(cè)精度 。處理部件則采用 AT89S52 單片機(jī)作為檢測(cè)和控制核心，對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析判斷，有效地保證了檢測(cè)原理的實(shí)施 。此 外，利用軟件濾波的方法代替了傳統(tǒng)探測(cè)器復(fù)雜的模擬電路器件，大大提高了系統(tǒng)的可靠性、靈敏度和抗干擾性。適用于對(duì)郵件、行李、包裹及人體夾帶的傷害性金屬物品 (如 :刀具、槍械、武器部件、彈藥和金屬包裝的炸藥等 )的檢測(cè)，可用于海關(guān)、機(jī)場(chǎng)、車(chē)站、碼頭的安全檢查。也可用于探測(cè)隱藏于墻內(nèi)、護(hù)墻板內(nèi)側(cè)、空洞和土壤中的上述物品和其他金屬物。基于 51 單片機(jī)的金屬探測(cè)器 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 2 基于 51 單片機(jī)的金屬探測(cè)器 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 3 第 1 章 分析探測(cè)金屬的理論依據(jù) 理論描述 金屬探測(cè)器是采用線圈的電磁感應(yīng)原理來(lái)探測(cè)金屬的。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，當(dāng)有金屬物靠近通電線圈平面附近時(shí)，將發(fā)生 線圈介質(zhì)條件的變化 和 渦 流 效應(yīng) 兩個(gè)現(xiàn)象。 [1] 線圈介質(zhì)條件的變化 當(dāng)金屬物接近通電線圈時(shí)，將使通電線 周?chē)?的磁場(chǎng)發(fā)生變化， 如圖 11， 圖 11 對(duì)于半徑為 R 的單匝圓形電感線圈，當(dāng)其中通過(guò)交變電流 I=Imcos wt 圈周?chē)臻g產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，根據(jù)畢奧一薩伐爾定律可計(jì)算 線 圈中心軸線上一點(diǎn)的磁感應(yīng) 基于 51 單片機(jī)的金屬探測(cè)器 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 4 tRxIRRxIRrIRdlrRrIdBdBBmrrx???????? ?c o s)(2)(224s i n2/322202/32223220 2???????? ? ? ?(11) 其中， μ=μ0μr， μ 為介質(zhì)的磁導(dǎo)率， μr 為相對(duì)磁導(dǎo)率， μ0 為真空磁導(dǎo)率。 [2]對(duì)于緊密纏繞 N 匝的線 圈，線圈中心軸線上一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度則為 ： tB ?c os)R2( x I