【正文】 （31） 其中，= 0 r , 為介質(zhì)的磁導(dǎo)率，r為相對磁導(dǎo)率， 0為真空磁導(dǎo)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(chǎn)生交變磁場，當(dāng)將金屬靠近線圈時(shí)，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。對于鐵磁性金屬(如:鐵、鉆、鎳) r 很大，也較大，可認(rèn)為是既導(dǎo)電又導(dǎo)磁物質(zhì)，主要產(chǎn)生磁效應(yīng)，同時(shí)又有渦流效應(yīng)。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(shè)計(jì)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(zhuǎn)換器、AT89S52 單片機(jī)控制芯片，顯示電路、聲音報(bào)警電路及電源電路。振蕩器的頻率計(jì)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(dǎo)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(nèi)產(chǎn)生瞬間較強(qiáng)的電流，從而使線圈周圍產(chǎn)生恒定的交變磁場。它 圖52 UGN3505 圖53 UGN3505內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(yīng)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?；魻栯妶霎a(chǎn)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(zhì)與幾何尺寸有關(guān)。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(yùn)算放大器U1A的同相輸入端，運(yùn)算放大器U1A把霍爾元件感應(yīng)到的電壓轉(zhuǎn)換為對地電壓。峰值檢測電路由兩級運(yùn)算放大器組成，第一級運(yùn)放U2B將輸入信號的峰值傳遞到電容C3上，并保持下來。當(dāng)輸入電壓Vi下降時(shí)，D3導(dǎo)通，U2B也工作在深度負(fù)反饋狀態(tài)，深負(fù)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(diào)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(shí)啟動工作。各引腳功能：　　IN0～I(xiàn)N7：8路模擬量輸入端?！　OC： A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。要求時(shí)鐘頻率不高于640KHZ。 ADC0809是8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，片內(nèi)有八路模擬開關(guān)，可對八路模擬電壓量實(shí)現(xiàn)分時(shí)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換速度為100ps(即，0千次/秒)。ADC0809的片內(nèi)沒有時(shí)鐘，時(shí)鐘信號必須由外部提供，這里利用AT89S52內(nèi)部的T0定時(shí)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(jī)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(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。對P0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。 此外，（）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2 的觸發(fā)輸入（）， 在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，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(shí)，P2 口送出高八位地址。 　　P3 口：P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個(gè) TTL 邏輯電平。 　　在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號。一般情況下，ALE仍以時(shí)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(shí)鐘或用于定時(shí)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(jī)內(nèi)部框圖本設(shè)計(jì)中用AT89S52作為控制芯片，經(jīng)ADC0809轉(zhuǎn)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(shí)的電壓，若是，則進(jìn)行聲音報(bào)警，驅(qū)動蜂鳴器工作，達(dá)到金屬探測的功能。 顯示部分為了便于調(diào)試和了解電路的運(yùn)行情況，在單片機(jī)AT89S52的基礎(chǔ)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(shè)計(jì)所需的5V電壓。此時(shí)，固定在線圈L1中心的霍爾元件UGN3503U就會感應(yīng)到線圈周圍的磁場，并將磁場強(qiáng)度信號線性地轉(zhuǎn)變成電壓信號。當(dāng)探測線圈L1靠近金屬物體時(shí)，由于電磁感應(yīng)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(yīng)到該變化的磁場，并將其線性地轉(zhuǎn)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(yīng)的0V5V的峰值輸出電壓，然后經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后，輸入到單片機(jī)，繼續(xù)采集。若(Ux一U0)△U，就確定為探測到金屬，進(jìn)行聲音報(bào)警。詳細(xì)程序見附錄二。8 設(shè)計(jì)部分仿真由于設(shè)計(jì)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(gè)0V5V之間的電壓。圖83 探測到金屬仿真圖 ，差值大于靈敏度，應(yīng)為報(bào)警狀態(tài)，圖中此時(shí)顯示蜂鳴器報(bào)警，即仿真結(jié)果判斷此時(shí)探測到金屬，符合本設(shè)計(jì)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(jī)采集到的基準(zhǔn)電壓是不一樣的，這樣的設(shè)計(jì)使得環(huán)境對檢查結(jié)果的干擾大大降低了。 //A/D時(shí)鐘信號輸入端sbit AD_START=P3^6。 //基準(zhǔn)電壓采集結(jié)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(shí)鐘信號}void AD_init(){ for(count=0。 //給START一個(gè)高電平，上升沿復(fù)位內(nèi)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(nèi)數(shù)字量最大的存MAX里，最小的存MIN內(nèi){max=tab[0]。} }sum1=(tab[0]+tab[1]+tab[2]+tab[3]+tab[4]+tab[5]maxmin)/4。 //基準(zhǔn)電壓采集結(jié)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(gè)位count=0。 //OE為低電平時(shí),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()。}