【正文】 S T A R T6r e f( + )12C L O C K10U4A D C 08 0 9123U 6 B A74 L S 02P46P35P24P13Q411Q312Q213Q114CO15PE7TE10C L K2C L R1LD9U774 L S 16 3 AD1D2D3D4D5D7D6D0 D0D1D2D3D4D5D6D7V C C123U 6 A A74 A L S 16 3V C CV C CU 5 AU 5 BL S 2B U Z Z E RV C CR751KR682KD2L E DV C CV C CY112 M H zC230 P FC330 P FC410 μ FR551KD1L E DV C C+ 5V2Vm1GND3U9L M 78 05 C K+ 9VB T 1+ 9VC 1210 μ FV C CT R I G2Q3R4C V ol t5T H R6D I S7VCC8GND1V C C V C CR 102KR 112KR 1218KR 13675R 14 KR 15200C7 1μ F C 11 1μ FC9 1μ FC 101μ FC8 1μ FQ190 1 3HR 16200L1I N D U C T O R 1 圖 22 基于單片機(jī)控制的智能型金屬探測(cè)器原理圖 2． 3 硬件電路功能描述 （ 1）線圈振蕩電路 T R I G2Q3R4C V ol t5T H R6D IS7VCC8GND1V C C V C CR 1 02KR 1 12KR 1 218KR 1 3675R 1 4 KR 1 5200C7 1μ F C 1 1 1μ FC9 1μ FC 1 01μ FC8 1μ FQ190 1 3HR 1 6200L1I N D U C T O R 1 圖 23 線圈振蕩電路原理圖 工作過(guò)程中，由 555 定時(shí)器構(gòu)成一個(gè)多諧振蕩器，產(chǎn)生一頻率為 24KHz、占空比為 2/3 的脈沖信號(hào)。 2． 3． 1 線性霍爾傳 感器 在電路設(shè)計(jì)中，選用了美國(guó) ALLEGRO 公司生產(chǎn)的 UGN3503U 線性霍爾傳感器，來(lái)檢測(cè)通電線圈 L1 周?chē)拇艌?chǎng)變化。如圖 26 所示，在一塊半導(dǎo)體薄片上兩端通一電流 I， 并加上和片子表面垂直的磁場(chǎng) B， 在薄片的橫向兩側(cè) 會(huì)出現(xiàn)一個(gè)電壓，如圖 26 中的 UH， 這種現(xiàn)象就是霍爾效應(yīng)。 KH稱(chēng) 為霍爾元件的靈敏度，它與元件材料的性質(zhì)與幾何尺寸有關(guān)。 本設(shè)計(jì)中采用的線性霍爾傳感器 UGN3503U 就是將霍爾元件、高增益線性差 分放大器和射極跟隨器集成在同一半導(dǎo)體基片上，為用戶(hù)提供了一個(gè)由外電源驅(qū)動(dòng)、使用方便的磁敏傳感器。用它做探頭可測(cè)量 106— 10T 的交變和恒定磁場(chǎng)。在設(shè)計(jì)中，信號(hào)放大電路采用輸入阻抗高、漂移較小、共模抑制比高的集成運(yùn)算放大器 LM324， LM324是四運(yùn)放集成電路，它采用 14 引腳雙列直插塑料封裝，外形和引腳排列如圖所示。經(jīng)前級(jí)運(yùn)算放大器放大的信號(hào)經(jīng)耦合電容 C2 輸入到后級(jí)峰值檢測(cè)電路中。在設(shè)計(jì)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(yīng)速度快、跟隨精度較好的運(yùn)算放大器 LM324，這樣可有效地利用LM324 資源，減少使用原件元件的數(shù)量，降低了成本。輸出 VO反映 VC 的大小，通過(guò)峰值檢波和后級(jí)緩沖放大電路，將采集到的微弱電壓信號(hào)放大至 0V～ 5V 的直流電平，以滿(mǎn)足 A/D 轉(zhuǎn)換器ADC0809 所要求的輸入電壓變換范圍，然后通過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換電路將檢測(cè)到的峰值轉(zhuǎn)化成數(shù)字量 [16]。當(dāng)?shù)刂锋i存允許信號(hào) ALE=1 時(shí)， 3 位地址信號(hào) A、 B、 C 送入地址鎖存器，選擇 8 路模擬量中的一路實(shí)現(xiàn) A/D 變換。 ALE 引腳的頻率是單片機(jī)時(shí)鐘頻率的 1/6，單片機(jī)時(shí)鐘頻率為 12MHz，再經(jīng) 4 分頻后為500kHz，所以 ADC0809 能可靠工作。 AT89S52 的讀信號(hào) RD端發(fā)出一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器， AT89S52 從 ADC0809 讀取相應(yīng)電壓 數(shù)字量，然后存入數(shù)據(jù)緩沖器中。此外， AT89S52 設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為 0Hz 并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式。 2． 6 電源電路 電路如圖 215 所示，電源供電由 9V 電池和板內(nèi)穩(wěn)壓電源組成。 在無(wú)金屬的情況下，假設(shè)霍爾輸出電壓為 U0，該電壓信號(hào) U0 很微弱，屬mv 級(jí)信號(hào)， U0 經(jīng)過(guò)放大電路放大，在經(jīng)過(guò)峰值檢波電路，得到相應(yīng)的 0V~5V的峰值輸出電壓 U0，以滿(mǎn)足 ADC0809 的量程，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后，將 U0的數(shù)字量輸入到單片機(jī)儲(chǔ)存起來(lái)。若|UXUO|△ U，就確定為探測(cè)到金屬， CPU 輸出口 輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管發(fā)光警報(bào)，同時(shí) ，進(jìn)行聲音報(bào)警。 主程序初始化以后置位 AT89S52 的中斷控制位 EA，使 CPU 開(kāi)放中斷。軟件編程允許 AT89S52 響應(yīng)外部中斷 1，且設(shè)置其響應(yīng)方式為邊沿觸發(fā)。在檢測(cè)過(guò)程中，將 A/D 轉(zhuǎn)換器采集到的電壓信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)軟件濾波后存入內(nèi)部 RAM 以 30H 為首址的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，然后將此數(shù)據(jù) UX和基準(zhǔn) 電壓 U0進(jìn)行比較，二者差值 U 存放在單片機(jī) RAM 地址為 22H 的存儲(chǔ)器中。用軟件代替硬件，從而省去了復(fù)雜的硬件，而且能夠取得好而精確的效果。 長(zhǎng)春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 3． 3 主程序流程圖 圖 31 主程序流程圖 3． 4 主要子程序模塊設(shè)計(jì) 3． 4． 1 初始化子程序 ADPORT EQU 7FF8H。差值存放在 22H ORG 0000H。轉(zhuǎn) INT1 中斷服務(wù)程序 ORG 0020H MAIN:MOV SP,60。22H 單元清零 MOV R1,30H,R,為緩沖區(qū)數(shù)據(jù)地址指針，送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)首址 RET。數(shù)據(jù)指針指向通道 IN0 通道 MOV A 00H。 CJNE R7,00H,$。 PUSH DPH。 將 A/D 結(jié)果存入 R5 LCALL FILTER。置讀數(shù)標(biāo)志 長(zhǎng)春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 POP PDH。 RET1。 （ 1）程序框圖 長(zhǎng)春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 圖 32 數(shù)字濾波程序框圖 （ 2）程序清單 FILTER:CLR A。 置最小值初態(tài) Y 長(zhǎng)春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 MOV R1,30H。累加和放入 R4 CLR C。輸入值〉（ R2） ? MOV A,R5。與最小值比較 JNC DAV3。 SBBB A, R3。 MOVX R1， A。 本文結(jié)合國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有金屬探測(cè)器技術(shù)給出了本課題研究的基于單片機(jī)控制的智能型金屬探測(cè)器設(shè)計(jì)的總體方案，通過(guò)對(duì)霍爾傳感器的工作原理研究，給出了檢測(cè)裝置金屬探測(cè)頭的工作原理及其模型 ； 通過(guò)對(duì)控制裝置的系統(tǒng)分析，給出了控制裝置的硬件和軟件的實(shí)現(xiàn)方法和一些實(shí)例。 “平衡線圈 ” ，技術(shù)自 19 世紀(jì)被首次注冊(cè)專(zhuān)利以來(lái)，金屬探測(cè)器己出現(xiàn)了相當(dāng)大的發(fā)展。進(jìn)入九十年代以來(lái)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，有巧個(gè)省、市、自治區(qū)在制定 “ 九五 ”， 國(guó)民經(jīng)濟(jì)規(guī)劃時(shí)，把食品工業(yè)列為支柱產(chǎn)業(yè)或重要產(chǎn)業(yè)。 長(zhǎng)春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 參考文獻(xiàn) [1] 張宇 , 姜玲玲 . 基于單片機(jī)的手持式金屬探測(cè)器的研制開(kāi)發(fā) [J]. 公安部第一研究所，2020 年 03 期 [2] 陳娟 . 數(shù)字式金屬探測(cè)器的研究 [D].2020,6 [3] 盧光華 ,劉曙光 . 磁補(bǔ)償霍爾傳感器在電力電子方面的應(yīng)用研究 [J]. 儀表技術(shù) , 2020年 05 期 [4] 陳棣湘，潘孟春 .High accuracy magic field measurement methods based on Hall sensor[J]. 傳感器技術(shù) , 2020 年 02 期 [5] 元增民 .Three Typical Connections Between AT89S51 Single Chip Computer and ADC0809 Analog to Digital Converter[J].長(zhǎng)沙大學(xué)學(xué)報(bào)， 2020 年 05 期 [6] 3503RATIOMETRIC LINEAR HALLEFFECT SENSORS. 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PIC based smart card prepayment system[J].Research and Development, － 21 長(zhǎng)春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 致 謝 在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，從設(shè)計(jì)項(xiàng)目的可行性論證、項(xiàng)目的確定、硬件電路的設(shè)計(jì)、元器件的選擇、元器件參數(shù)的測(cè)試、硬件電路圖的最終確定，乃至利用PROTEL99 繪制原理圖，我投入了相當(dāng)多的精力，從圖書(shū)館和網(wǎng)上查閱了大量的資料，了解了硬件電路設(shè)計(jì)中涉及到的每個(gè)元器件的參數(shù)，了解了單片機(jī)資源的配置，掌握了單片機(jī)的各種指令的應(yīng)用 ； 熟悉了 PROTEL99 及單片機(jī)下載燒寫(xiě)等軟件的應(yīng)用，并快速重溫了《模擬》《數(shù)字》《單片機(jī)》《高頻》等多年前學(xué) 過(guò)的知識(shí)。 林 老師以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和淵博的知識(shí)指導(dǎo)我的研究和學(xué)習(xí)，使我有明確的研究方向和正確的學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)了我獨(dú)立研究的