【正文】 （31） 其中，= 0 r , 為介質的磁導率，r為相對磁導率， 0為真空磁導率。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生交變磁場，當將金屬靠近線圈時，金屬產生的渦流磁場的去磁作用會削弱線圈磁場的變化。對于鐵磁性金屬(如:鐵、鉆、鎳) r 很大，也較大，可認為是既導電又導磁物質，主要產生磁效應，同時又有渦流效應。此方案由于全是模擬器件，系統(tǒng)存在很多不穩(wěn)定因素。5 硬件部分的設計硬件電路分為兩大部分, 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；另一部分為控制電路, 包括：3503 型線性霍爾元件、放大和峰值檢波電路、模數(shù)轉換器、AT89S52 單片機控制芯片，顯示電路、聲音報警電路及電源電路。振蕩器的頻率計算公式為 （51）從多諧振蕩器輸出的正脈沖信號經(jīng)過電容C7輸入到Q1的基極(Q1為β=125的9013H)圖中用2N2222代替，使其導通，經(jīng)Q1放大之后，就形成了頻率穩(wěn)定度高、功率較大的脈沖信號輸入到探測線圈L1中，在線圈內產生瞬間較強的電流，從而使線圈周圍產生恒定的交變磁場。它 圖52 UGN3505 圖53 UGN3505內部結構圖, , ,miniSIP封撞。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化為電壓信號的變化而被后級電路拾取和放大?；魻栯妶霎a生的電場力和洛侖茲力相反，它阻礙載流子繼續(xù)堆積，直到霍爾電場力和洛侖茲力相等。KH稱為霍爾元件的靈敏度，它與元件材料的性質與幾何尺寸有關。如圖55所示，UGN3503線性霍爾元件輸出的微弱信號（圖中用小電壓源模擬）經(jīng)C1R7組成的高通濾波電路無損耗到前級運算放大器U1A的同相輸入端，運算放大器U1A把霍爾元件感應到的電壓轉換為對地電壓。峰值檢測電路由兩級運算放大器組成，第一級運放U2B將輸入信號的峰值傳遞到電容C3上，并保持下來。當輸入電壓Vi下降時，D3導通，U2B也工作在深度負反饋狀態(tài)，深負反饋保證了二極管DD2可靠截止，峰值得以保持。如圖56，圖中顯示部分為方便調試電路所用，START和ALE互連可使ADC0809在接收模擬量路數(shù)地址時啟動工作。各引腳功能：　　IN0～IN7：8路模擬量輸入端?！　OC： A／D轉換結束信號，輸出，當A／D轉換結束時，此端輸出一個高電平（轉換期間一直為低電平）。要求時鐘頻率不高于640KHZ。 ADC0809是8位逐次逼近型A/D轉換器，片內有八路模擬開關，可對八路模擬電壓量實現(xiàn)分時轉換，轉換速度為100ps(即，0千次/秒)。ADC0809的片內沒有時鐘，時鐘信號必須由外部提供，這里利用AT89S52內部的T0定時器提供，T0直接與ADC0809的CLOCK連接，省去了分頻電路，充分利用單片機的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。程序校驗時，需要外部上拉電阻。 此外，（）定時器/計數(shù)器2 的觸發(fā)輸入（）， 在flash編程和校驗時，P1口接收低8位地址字節(jié)。 在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX DPTR） 時，P2 口送出高八位地址。 　　P3 口：P3 口是一個具有內部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p2 輸出緩沖器能驅動4 個 TTL 邏輯電平。 　　在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。一般情況下，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。EA/VPP——外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000HFFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。圖59 單片機內部框圖本設計中用AT89S52作為控制芯片，經(jīng)ADC0809轉換后的數(shù)字量送到該芯片中，通過編程判斷該電壓是不是有探測到金屬時的電壓，若是，則進行聲音報警，驅動蜂鳴器工作，達到金屬探測的功能。 顯示部分為了便于調試和了解電路的運行情況，在單片機AT89S52的基礎上加了四位的數(shù)碼管顯示電路。根據(jù)以前接觸過的穩(wěn)壓芯片，選用LM7805，將9V的電池電壓變壓為設計所需的5V電壓。此時，固定在線圈L1中心的霍爾元件UGN3503U就會感應到線圈周圍的磁場，并將磁場強度信號線性地轉變成電壓信號。當探測線圈L1靠近金屬物體時，由于電磁感應現(xiàn)象，會使探測電感值發(fā)生變化，從而使其周圍的磁場發(fā)生變化，霍爾元件感應到該變化的磁場，并將其線性地轉變成電壓信號ux該變化的電壓經(jīng)放大電路、峰值檢波電路后，得到相應的0V5V的峰值輸出電壓，然后經(jīng)AD轉換后，輸入到單片機，繼續(xù)采集。若(Ux一U0)△U，就確定為探測到金屬，進行聲音報警。詳細程序見附錄二。8 設計部分仿真由于設計中霍爾傳感器那部分不方便仿真，故直接給控制電路提供一個0V5V之間的電壓。圖83 探測到金屬仿真圖 ，差值大于靈敏度，應為報警狀態(tài)，圖中此時顯示蜂鳴器報警，即仿真結果判斷此時探測到金屬，符合本設計要求。，儀器元件參數(shù)也會改變，影響儀器工作的穩(wěn)定。，單片機采集到的基準電壓是不一樣的，這樣的設計使得環(huán)境對檢查結果的干擾大大降低了。 //A/D時鐘信號輸入端sbit AD_START=P3^6。 //基準電壓采集結束顯示燈uchar code Seg_Code[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}。uchar i,max,min,count。t10。}void Led_Display() //數(shù)碼管顯示子程序{ uchar i。 //顯示清屏LED_DIGPORT=digi。 //A/D時鐘信號}void AD_init(){ for(count=0。 //給START一個高電平，上升沿復位內部寄存器AD_OE=1。 //數(shù)據(jù)輸出無效，不允許輸出AD_START=0。i++) //將tab內數(shù)字量最大的存MAX里，最小的存MIN內{max=tab[0]。} }sum1=(tab[0]+tab[1]+tab[2]+tab[3]+tab[4]+tab[5]maxmin)/4。 //基準電壓采集結束顯示燈亮}void AD_chuli() //A/D信號處理 {AD_START=1。flag=0。min=tab[0]。}if(mintab[i]){min=tab[i]。a[0]=Seg_Code[sum/10%10]。 //個位count=0。 //OE為低電平時,不允許輸出，D7~D0對外成高阻態(tài) AD_START=0。 TH0=200。 PT0=1。AD_START=1。 //存儲數(shù)字量while(1){Led_Display()。}