【正文】 8位單片機，片內(nèi)含8K Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度,非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標準MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)(引腳圖如圖211所示)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元。如圖210所示，放大后的電壓信號送入ADC0809的模擬輸入通道IN0進行A/D轉(zhuǎn)換。本設(shè)計中只使用通道NI0，所以，地址譯碼器ABC直接接地為000，采用線選法尋址。[6] LM324外形圖 LM324引腳排列圖圖27 A/D轉(zhuǎn)換電路由于采集到的信息是連續(xù)變化的模擬量，不能被單片機直接處理，所以，必須把這些模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后才能夠輸入到單片機中進行處理，這里選用了經(jīng)濟實用的ADC0809型A/D轉(zhuǎn)換器來完成模數(shù)轉(zhuǎn)換。當輸入電壓Vi2上升時，Vo2跟隨上升，使二極管DD5導通，D3截止，運放U2B工作在深度負反饋狀態(tài)，給電容C6充電，Vc上升。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。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運算放大器，除電源共用，四組運放相互獨立。利用線性霍爾傳感器UGN3503U的上述特性，將其接在數(shù)據(jù)采集電路的前端，并固定在探測線圈Ll的中心，即可感應線圈Ll的磁場變化，并將磁場的變化信號轉(zhuǎn)化為電壓信號的變化而被后級電路拾取和放大。miniSIP封撞。因此，任何引起磁場強度變化的物理量都將引起霍爾輸出電壓的變化。m178。這時，片子兩側(cè)建立起一個穩(wěn)定的電壓，這就是霍爾電壓UH。[3] 圖24 UGN3503的功能框圖圖25 UGN350的磁電轉(zhuǎn)換特性曲線霍爾元件是依據(jù)霍爾效應制成的器件。由于在脈沖信號作用下，Q1處于開關(guān)工作狀態(tài)，而導通時間又非常短，所以非常省電。具體電路原理圖參看附錄1。對于鐵磁性金屬(如:鐵、鉆、鎳) μr很大，σ也較大，可認為是既導電又導磁物質(zhì)，主要產(chǎn)生磁效應，同時又有渦流效應。據(jù)此，將一交流正弦信號接入繞在骨架上的空心線圈上，流過線圈的電流會在周圍產(chǎn)生交變磁場，當將金屬靠近線圈時，金屬產(chǎn)生的渦流磁場的去磁作用會削弱線圈磁場的變化。[1]當金屬物接近通電線圈時，將使通電線周圍的磁場發(fā)生變化，如圖11， 圖11 對于半徑為R的單匝圓形電感線圈，當其中通過交變電流I=Imcos wt圈周圍空間產(chǎn)生交變磁場，根據(jù)畢奧一薩伐爾定律可計算線圈中心軸線上一點的磁感應 (11)其中，μ=μ0μr，μ為介質(zhì)的磁導率，μr為相對磁導率，μ0為真空磁導率。適用于對郵件、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，可用于海關(guān)、機場、車站、碼頭的安全檢查。國內(nèi)傳統(tǒng)的金屬探測器則是利用模擬電路進行檢測和控制的，其電路復雜，探測靈敏度低，且整個系統(tǒng)易受外界環(huán)境如溫度、濕度、電焊等諸因素的干擾。由此可見，金屬探測器對工業(yè)生產(chǎn)及人身安全起著重要的作用。關(guān)鍵詞：單片機，金屬探測器，線性霍爾元件，電磁感應，靈敏度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 magnetic field change of the centre of a search coil resulted from eddy current effect and turn this magnetic 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, electricmagnetic induction, sensitivity目 錄前 言 1第1章 分析探測金屬的理論依據(jù) 3 3 3 4第2章 硬件電路設(shè)計 6 6 6 7 8 A/D轉(zhuǎn)換電路 12 15 16 17 18 19第3章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 20 20 21 21 23 23 25第4章 主要技術(shù)指標分析 26 26 26 26 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 試驗總結(jié) 29第6章 結(jié) 論 30參考文獻 31致 謝 32附 錄1 電路原理圖 33附 錄2 各模塊程序清單 34前 言金屬探測器作為一種最重要的安全檢查設(shè)備，己被廣泛地應用于社會生活和工業(yè)生產(chǎn)的諸多領(lǐng)域。系統(tǒng)軟件采用匯編語言編寫。該金屬探測器以AT89S52單片機為核心，采用線性霍爾元件UGN3503作為傳感器，來感應金屬渦流效應引起的通電線圈磁場的變化，并將磁場變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化，單片機測得電壓值，并與設(shè)定的電壓基準值相比較后，決定是否探測到金屬。而應用現(xiàn)場的環(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。目前，就連考試也開始啟用金屬探測器來防止考生利用手機等工具進行作弊。Metoerx等廠商的產(chǎn)品)，但價格極其昂貴。此外，利用軟件濾波的方法代替了傳統(tǒng)探測器復雜的模擬電路器件，大大提高了系統(tǒng)的可靠性、靈敏度和抗干擾性。根據(jù)電磁感應原理，當有金屬物靠近通電線圈平面附近時，將發(fā)生線圈介質(zhì)條件的變化和渦流效應兩個現(xiàn)象。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)〕μr≈1，σ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。第2章 硬件電路設(shè)計如圖21所示，整個探測系統(tǒng)以8位單片機AT89S52作為控制核心，其硬件電路分為兩個部分，一部分為線圈振蕩電路，包括：多諧振蕩電路、放大電路和探測線圈；另一部