【正文】 許命令輸入到ADC0809 的 ENABLE 即 OE 端， ENABLE OE 端呈高電位，用以打開三態(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。 圖 28 ADC0809 芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 29 ADC0809 的工作時序 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現(xiàn)分時轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換速度為 100μ s 即 10 千次 /秒 。第二級運放 U2C 組成緩沖放大器，將輸出與電容隔離開來。在設(shè)計中，信號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算放大器 LM324。 本設(shè)計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，為用戶提供了一個由外電壓源驅(qū)動、使用方便的磁敏傳感器。這種現(xiàn)象的產(chǎn)生，是因為通電半導(dǎo)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，因而形成一個電場，稱作霍爾電場。振蕩器的頻率計算公式為： 21 圖示參數(shù)對應(yīng)的頻率為 24KHz，選擇 24KHz 的超長波頻率是為了減弱土壤對電磁波的影響。 通 過以上分析可知，當(dāng)有金屬物靠近通電線圈平面附近時，無論是介質(zhì)磁導(dǎo)率的變化，還是金屬的渦流效應(yīng)均能引起磁感應(yīng)強度 B 的變化。 第 1 章 分析探測金屬的理論依據(jù) 理論描述 金屬探測器是采用線圈的電磁感應(yīng)原理來探測金屬的。目前，國外雖然已有較為完善的系列產(chǎn)品 如 EIPaso、 CeiaUSA、 Rangeramp。此外，文中還對影響金屬探測器的靈敏度與穩(wěn)定性的因素進(jìn)行了探討，認(rèn)為儀器的工作頻率、檢測線圈的尺寸及匝數(shù)等是影響靈敏度的主要因素 。在軟件設(shè)計中，采用了數(shù)字濾波技術(shù)消除干擾，提高 了探測器的抗干擾能力，確保了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。而為了能夠準(zhǔn)確判定金屬物品藏匿的位置，就需要金屬探測器具有較高的檢測精度。也可用于探測隱藏于墻內(nèi)、護(hù)墻板內(nèi)側(cè)、空洞和土壤中的上述物品和其他金屬物。金屬的電導(dǎo)率σ越大，交變電流的頻率越大，則渦電流強度越大，對原磁場的抑制作用越強。 圖 21 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 硬件電路 功能描述 蕩電路 圖 22 線圈振蕩電路原理圖 工作過程中，由 555 定時器構(gòu)成一個多諧振蕩器，產(chǎn)生一頻率為 24KHz、占空比為 2/3 的脈沖信號。如圖 26 所示， 圖 26 霍爾效應(yīng)原理圖 在一塊半導(dǎo)體薄片上兩端通以電流 I,并加上和片子表面垂直的磁場B，在薄片的橫向兩側(cè)會出現(xiàn)一個電壓，如圖 27 中的 UH, 這種現(xiàn)象就是霍爾效應(yīng)。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(dāng)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。 [4] 2．放大和峰值檢波電路 由于 UGN35O3U 線性霍爾元件采集到的電壓信號是一個毫伏級的信號，信號十分微弱，所以，在對其進(jìn)行處理前，首先要進(jìn)行放大。 [5] 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 C6 上，并保持下來。 ADC0809 芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作時序示于圖 28 和圖 29。將 地址總線的 A15 作為片選信號，由 AT89S52 的寫信號和 控制 ADC0809 的地址鎖存 ALE 和轉(zhuǎn)換啟動 START，當(dāng) ADC0809 的 START 啟動信號輸入端為高電平時 A/D 開始轉(zhuǎn)換，在時鐘的控制下，一位一位地逼近，比較器一次次進(jìn)行比較，轉(zhuǎn)換結(jié)束時，送出轉(zhuǎn)換結(jié)束信號 EOC 低到高 ，并將 8 位數(shù)字量D7D0 鎖存到輸出緩存器。 圖 213 AT89S52 片內(nèi)結(jié)構(gòu) 制電路 鍵盤是一組按鍵的集合，它是最常用的單片機輸入設(shè)備。 圖 217 電源電路 整機工作原理描述 在工作過程中，由 555 定時器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生一個頻率為 24KHz 的脈沖信號，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，此時，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，并將磁場強度信號線性地轉(zhuǎn)變成電壓信號。軟件采用匯編語言編寫，并采用模塊化設(shè)計，使程序結(jié)構(gòu)清晰，便于今后進(jìn)一步擴展系統(tǒng)的功能。 [9] 經(jīng)反復(fù)實驗測得的靈敏度△ U的值被存放在單片機 RAM地址為 20H的存儲器中。 [12]所以為了計算方便，我選擇取 6 個數(shù)，最后在算除法的時候，只需要用單片機自帶的右移位命令移 2 次就行了。 2．程序參看附錄 2 顯示報警程序 [16]。 分析 1．環(huán)境溫度的變化，儀器元件參數(shù)也會改變，影響儀器工作的穩(wěn)定。 顯示部分仿真結(jié)果及分析 顯示部分顯示的數(shù)據(jù)是設(shè)定的靈敏度值，當(dāng)按下各鍵盤部分各個鍵時，在顯示電路部分顯示相對應(yīng)的數(shù)據(jù)，顯示結(jié)果如圖 52 所示。另一部分為控制電路，包括：線性霍爾元件、前置放大電路、峰值檢波電路 ADC0809 模數(shù)轉(zhuǎn)換器、 AT89S52 單片機、 LED 顯示電路、聲音報警電路及電源電路，通過這些電路將磁場強度信號變?yōu)殡妷盒盘枺龠M(jìn)行電壓信號的拾取，放大等。 衷心感謝我的導(dǎo)師王延年老師。差值存放在 22H 。初始化讀數(shù)標(biāo)志 。數(shù)據(jù)指針指向通道頂 0 通道 。 。 POP DPL POP A POP PSW RETI KEY: MOV P1,0FFH MOV A,P1 CPL A ANL A,0FH。P1 口為輸入 ,各位應(yīng)先置位為高電平 。A 0 時無鍵按下 ,重新掃描鍵盤 。 MOV A,P1。 DS2: DJNZ R6,DS2 DJNZ R7,DS1 RET 。累加輸入值 。取 A/D 結(jié)果 。 CLR C RRC A MOVX R1， A NIC R1 RET 5．顯示與報警程序 DISPLAY: SETB MOV A,P3 JB ,DIS1 JB ,DIS2 JB ,DIS3 JB ,DIS4 LCALL DELAY CLR AJAMP DISPLAY DIS1: MOV P3,A。修改數(shù)據(jù)區(qū)指針 DIS4: MOV P3,A。 RET DIS3: MOV P3,A。更新最小值 。最大值一輸入值 。 。 MOV A,P1。釋放 ,延時去抖動 。有鍵按下時延時去抖動 。 。調(diào)用數(shù)字濾波程序 。 。 2．中斷服務(wù)程序 AD: SETB IT1 SETB EA SETB EX1 MOV DPTR, ADPORT MOV A 00H MOV R5， A MOVX DPTR， A CJNE R7， 00H， $ LOOP: NOP AJMP LOOP ORG 2100H NIT1: PUSH PSW PUSH A PUSH DPL PUSH DPH MOV DPTR， 7FF8H MOVX A， DTPR MOV R5， A LCALL FILTER MOV A 00H MOVX DPTR， A MOV R7， 00H POP DPH 。轉(zhuǎn) NITI 中斷服務(wù)程序 。 R7 1111111 MOV 21H， 00H MOV 22H， 00H MOV Rl， 3OH RET 。 參考文獻(xiàn) [1] 周省三，《電磁場基本教程》，高等教育出版社 ， 2021， 248249 [2] 程守洙、江之水，《普通物理學(xué) 2》，高等教育出版社， 2021， 180182 204205 [3] 3503 RATIOMETRIC LINEAR HALLEFFECT ，2021 Allegro Mieorsystems， InC [4] 涂有瑞，《霍爾傳感元器件及其應(yīng)用》， 《電子元器件應(yīng)用》，高等教育出 版社， 2021 ， 5357 [5] 減春華，《電子線路設(shè)計與應(yīng)用》，高等教育出版社， 2021， 973 [6] 蔡明生，《電子設(shè)計》，高等教育出版社， 2021， 3846 [7] 何立民，《單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計》，北京航空航天大學(xué)出版社， 2021，3265 [8] 吳金戌、沈慶陽、郭庭吉 ，《 8051 單片機實踐與應(yīng)用》，清華大學(xué)出版社， 2021， 153158 [9]