【正文】 檢測到的峰值轉(zhuǎn)化成數(shù)字量。在設計中，為了獲得優(yōu)良的保持性能和傳輸性能，同樣采用了輸入阻抗高、響應速度較快、跟隨精度較好的運算放大器LM324，這樣可有效地利用LM324的資源，減少使用元器件的數(shù)量，降低了成本。經(jīng)放大器放大后的輸出電壓: (55)該信號經(jīng)耦合電容C2輸入到后級峰值檢波電路中。據(jù)此，將霍爾元件做成各種形式的探頭，固定在工作系統(tǒng)的適當位置，用它去檢測工作磁場，再根據(jù)霍爾輸出電壓的變化提取被檢信息，這就是線性霍爾元件的基本物理依據(jù)和作用?；魻栯妷篣H，可用下式表示： (52)其中RH 是霍爾常數(shù)(m3c1)，I是電流(A)，B是磁感應強度(T)。置于磁場中的靜止載流導體，當它的電流方向與磁場方向不一致時，載流導體上 垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象稱霍爾效應。如圖52，在測量磁場時，將元件的第一腳(面對標志面從左到右數(shù))接電源(工作電壓為5V)，第二腳接地，第三腳接高輸入阻抗(10kΩ)的電壓表，通電后，將電路放入被測磁場中，因霍爾器件只對垂直于霍爾片表面的磁感應強度敏感，因而必須讓磁力線垂直于電路表面，當沒有磁場B=0G時，靜態(tài)輸出電壓是電源電壓的一半，當外加磁場的南極靠近器件標志面時，會使輸出電壓高于靜態(tài)輸出電壓。UGN3503U線性霍爾傳感器的主要功能：將感應到的磁場強度信號線性地轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘枴?線圈振蕩電路： 圖51 線圈震蕩電路 工作過程中，由555定時器構成一個多諧振蕩器，產(chǎn)生頻率是24KHz，占空比為2/3的脈沖信號。本方案涉及到單片機、傳感器、振蕩器、AD轉(zhuǎn)換器等知識的運用，并且電路較穩(wěn)定，抗干擾性強，有更好的數(shù)據(jù)處理靈活度，減少了漏判、錯判的機率。4 方案論證 方案一高頻振蕩器功率放大器聲控報警裝置探測線圈音頻振蕩器振蕩檢測器圖41 方案一系統(tǒng)實現(xiàn)框圖如圖41，本方案金屬探測器由高頻振蕩器、振蕩檢測器、音頻振蕩器和功率放大器等組成.利用探測金屬的原理，使得振蕩器處于臨界振蕩，金屬導體中產(chǎn)生的渦電流使得振蕩回路中的能量損耗增大，甚至無法維持振蕩所需的最低能量而停振。 通過以上分析可知，當有金屬物靠近通電線圈平面附近時，無論是介質(zhì)磁導率的變化，還是金屬的渦流效應均能引起磁感應強度B的變化。：根據(jù)電磁理論，我們知道，當金屬物體被置于變化的磁場中時，金屬導體內(nèi)就會產(chǎn)生自行閉合的感應電流，這就是金屬的渦流效應。2．可以透過非金屬物體，比如紙張、木材、塑料、磚石、土壤、甚至水層，探測到被遮蓋的金屬物體。無論是靈敏度、分辨率、探測精確度還是工作性能上都有了質(zhì)的飛躍，應用領域也隨著產(chǎn)品質(zhì)量的提高延伸到了多個行業(yè)。聲明人（畢業(yè)設計（論文）作者）學號：聲明人（畢業(yè)設計（論文）作者）簽名：簽名日期：　　　　年　　月　　日 摘 要本文介紹了一種基于AT89S52單片機控制的智能型金屬探測器的硬件組成、軟件設計、工作原理及主要功能。其中除加以標注和致謝的地方，以及法律規(guī)定允許的之外，不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫完成并以某種方式公開過的研究成果，也不包含為獲得其他教育機構的學位或證書而作的材料。其他同志對本研究所做的任何貢獻均已在文中作了明確的說明并表示謝意。該金屬探測器以AT89S52單片機為核心，采用線性霍爾元件UGN 3503U作為傳感器來感應金屬渦流效應引起的通電線圈周圍磁場的變化，并將磁場變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化，單片機將測得的電壓值與試驗測定的基準電壓值相比較，以確定是否探測到金屬。至今，它已經(jīng)作為一個成熟的產(chǎn)品進入我們的生產(chǎn)生活。3 探測金屬的理論依據(jù)金屬探測器是采用線圈的電磁感應原理來探測金屬的。渦流要產(chǎn)生附加的磁場，與外磁場方向相反，削弱外磁場的變化。對于非鐵磁性的金屬〔包括抗磁體(如:金、銀、銅、鉛、鋅等)和順磁體(如錳、鉻、欽等)] r1，較大，可以認為是導電不導磁的物質(zhì)，主要產(chǎn)生渦流效應，磁效應可忽略不計。檢測出這種變化，并轉(zhuǎn)換成聲音信號，根據(jù)聲音有無，判定探測線圈下面是否有金屬物體。故選擇方案二。選擇24KHz的超長波頻率是為了減弱土壤對電磁波的影響。它是將霍爾元件、高增益線性差分放大器和射極跟隨器集成在同一半導體基片上, 為用戶提供了一個由外電壓源驅(qū)動、使用方便的磁敏傳感器,如圖53，其主要功能是可將感應到的磁場強度信號線性地轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?。當外加磁場的北極靠近器件標志面時，會使輸出電壓低于靜態(tài)輸出電壓，但仍然是正值。如圖54通電半導體片中的載流子在磁場產(chǎn)生的洛侖茲力的作用下，分別向片子橫向兩側(cè)偏轉(zhuǎn)和積聚，因而形成一個電 圖54 霍爾電壓 場，稱作霍爾電場。d是霍爾元件的厚度(m)若令，則得到 (53)由（23）可以得出，霍爾電壓的大小正比于控制電流I和磁感應強度B。 放大和峰值檢波電路圖55 放大和峰值檢波電路UGN3503U輸出的電壓是一個只有毫伏級的信號，信號十分微弱，因此，若要對此信號進行分析，必須先進行放大。采用阻容耦合的方法可以使前后級電路的靜態(tài)工作點保持獨立，隔離各級靜態(tài)之間的相互影響，使得電路總溫漂不會太大。當輸入電壓Vi上升時，Vo2跟隨上升，使二極管DD2導通，D3截止，運放U2B工作在深度負反饋狀態(tài)，給電容C3充電。 AD及單片機報警部分 圖56 控制部分電路經(jīng)放大和峰值檢波電路處理過的電壓輸入到ADC0809的IN0中，圖中此電壓用滑動變阻器的電壓代替用以仿真,經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換好的8位數(shù)字量經(jīng)輸出口送到AT89S52的P1腳，進入單片機內(nèi)部進行處理。 ADC0809圖57 ADC0809功能圖ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖28所示?！　TART： A／D轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少100ns寬）使其啟動（脈沖上升沿使0809復位，下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換）?！　LK：時鐘脈沖輸入端。 GND：地。ADC0809片內(nèi)有三態(tài)輸出緩沖器，可直接與單片機的數(shù)據(jù)總線相連接，這里將它的數(shù)據(jù)輸出口直接與單片機的數(shù)據(jù)總線PO口相連接，AT89S52的PO口作為數(shù)據(jù)總線，又作為低8位地址總線。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏 輯電平。在flash編程時，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。 在flash編程和校驗時，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。 P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示?！　LE/PROG——當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。　　PSEN——程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89S52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次PSEN信號。FLASH存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。 報警部分，當程序中此刻得出電壓與基準電壓的差值超過設定的差值時，說明此刻探測到周圍有金屬，使得蜂鳴器工作，達到報警的功能。市場上的電池電壓不能直接滿足電壓要求，需要經(jīng)過變換電路來實現(xiàn)穩(wěn)定的5V電壓。此脈沖信號經(jīng)過緩沖和放大之后，形成頻率穩(wěn)定度高、功率較大的脈沖信號輸入到探測線圈中，通電的線圈周圍就會產(chǎn)生磁場。此后，以該電壓信號作為基準電壓，與A