【正文】 計2．1 系統(tǒng)組成如圖21所示，整個探測系統(tǒng)以8位單片機(jī)AT89S52作為控制中心，其硬件電路分為兩個部分，一部分為線圈震蕩電路，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：UGN3503型線性霍爾元件、前置放大電路、峰值檢波電路、ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器、AT89S52單片機(jī)、LED顯示電路、聲音報警電路及電源電路等[10][11]。 圖24 UGN3503U的功能框圖 圖25 UGN3503U的磁電轉(zhuǎn)換特性曲線霍爾元件是依據(jù)霍爾效應(yīng)制成的器件。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。2．3．2 放大和峰值檢波電路由于UGN3503U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，再對其進(jìn)行處理前，首先要進(jìn)行放大。第二級運放U2C組成緩沖放大器，將輸出與電容隔離開來。比較器A/DVREF()8路模擬開關(guān)地址鎖存記譯碼三態(tài)輸出寄存器電阻網(wǎng)絡(luò)豎狀開關(guān)逐位逼近寄存器SAR時序于控制STARTEOCCLKOED7D0IN7IN0ADDCADDBADDAALEVREF(+)圖210 ADC0809芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖211 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100μs(即10千次/秒)。（地址總線的A15）作為片選信號，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D7—D0所存到輸出緩存器。 圖214 AT89S52片內(nèi)結(jié)構(gòu)圖2．5 顯示警告電路一旦發(fā)現(xiàn)金屬出現(xiàn)，則被測物理量超限由單片機(jī)I/，進(jìn)行必要的定位搜身檢查。當(dāng)然，△U大小的設(shè)定決定著系統(tǒng)精度的高低。采用中斷方式，可大大節(jié)省CPU時間。由于在采集電壓量時經(jīng)常會碰到各種瞬時干擾，而采用硬件濾波存在硬件電路復(fù)雜等諸多弊端，因此本設(shè)計中采用算術(shù)平均濾波法，即在一次電壓量的采集中，在很短的時間內(nèi)對它進(jìn)行6次采集，將它轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后求和，分析出6次輸入中的最大值和最小值，然后減去最大值和最小值，除以4得到平均值的方法，完成一次數(shù)據(jù)采集的軟件濾波。基準(zhǔn)電壓存放在21HU EQU 22H。21H單元清零 MOV 22H,00H。啟動A/D轉(zhuǎn)換。 把該通道的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果讀到累加器A中MOV R5,A。POP PSW。MOV R3,3FH。最大值輸入值JNC DAV2。SBBB A, R2。電路的工作頻率和模擬部分的工作點的變化基本上不會影響檢測精度，從而使得測設(shè)備具有良好的靈敏性和可靠性。目前，中國食品工業(yè)已成為國民經(jīng)濟(jì)最重要的支柱產(chǎn)業(yè)，其總產(chǎn)值居國民經(jīng)濟(jì)各部門之首。衷心感謝我的導(dǎo)師林杰老師。由于本人的水平有限，對其中的某些關(guān)鍵問題并未能進(jìn)行深入的分析研究。另在食品工業(yè)中隨著消費者對產(chǎn)品質(zhì)量要求日趨嚴(yán)格，再加上多項標(biāo)準(zhǔn)的管制，食品生產(chǎn)制造商必須對產(chǎn)品做出品質(zhì)的保證。本課題研究的智能型金屬探測器具有如下特點：(l)采用外接AD轉(zhuǎn)換器對檢測信號進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣和數(shù)據(jù)處理，進(jìn)一步提高了檢測效果和檢測精度；(2)采用微處理機(jī)建立良好的人機(jī)對話界面，LCD液晶顯示，中文菜單式的畫面；(3)采用軟件設(shè)置光電管，起到良好的抗干擾作用。CLR C。MOV R2,A。 置數(shù)據(jù)區(qū)首地址MOV R0,06H。中斷返回3．4．3 數(shù)字濾波程序設(shè)計設(shè)一個采樣周期，對通道0連續(xù)采樣6次，然后去掉最大和最小值，把剩余的累加和求算術(shù)平均值作為本周期采樣值。 調(diào)用數(shù)字濾波程序MOV A 00H。LOOP: NOPAJMP LOOP。3．4．2 中斷服務(wù)程序AD:SET B1 T1。主程序起始地址LJMP MAIN。在一個采樣周期內(nèi)，對信號X的N次測量值進(jìn)行算術(shù)平均，作為時刻K的輸出X(k)，即式（31） (31)其中N為采樣次數(shù)，Xi為第i次的采樣值。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換完畢后，ADC0809的EOC端向AT89S52的送入一個中斷申請信號，AT89S52接此信號后響應(yīng)中斷請求，調(diào)用中斷服務(wù)子程序INT1，中斷服務(wù)程序進(jìn)行壓棧，保護(hù)現(xiàn)場，讀取來自0809數(shù)據(jù)輸出口的8位數(shù)字量，并將數(shù)字量儲存到單片機(jī)RAM中，然后啟動ADC0809的下一次轉(zhuǎn)換。第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計3．1 軟件設(shè)計思想軟件是本系統(tǒng)的靈魂，在設(shè)計軟件中，本文從系統(tǒng)的實用性、可靠性及方便靈活等幾個方面出發(fā)，使程序滿足設(shè)計的功能要求。電路板內(nèi)采用三端穩(wěn)壓集成電路塊LM7805為板內(nèi)元器件供電。圖212 A/D轉(zhuǎn)換電路表21 74LS163邏輯功能表 輸入 輸出功能描述/CLEAR /LOADClockEnableQD QC QB QA COEp Er 1 11 1計數(shù) 1 0 D3 D2 D1 D0 —數(shù)據(jù)置入 0 0 0 0 0 清零 01 1 1 1 12．4 系統(tǒng)控制單元采用AT89S52單片機(jī)。本設(shè)計中只適用通道IN0，所以，地址譯碼器ABC直接接地為000，采用線選法尋址。當(dāng)輸入電壓Vi2上升時，VO2跟隨上升，使二極管DD5導(dǎo)通，D3截止，運放U2B工作在深度負(fù)反饋狀態(tài)，給電容C6充電，VC上升。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。該器件的磁電轉(zhuǎn)換特性曲線如圖25所示，其輸出電壓和加在霍爾元件上的磁感強(qiáng)度B成比例。UHdWIB圖26 霍爾效應(yīng)原理圖I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[12]： （21）圖示參數(shù)對應(yīng)的頻率為24KHz的超長波頻率是為了減弱土壤對電磁波的影響。（2）檢測線圈的匝數(shù)對儀器的靈敏度有影響。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(qiáng)度B的變化。應(yīng)用領(lǐng)域也隨著產(chǎn)品質(zhì)量的提高延伸到了多個行業(yè)。某些所謂生產(chǎn)廠商這種投入小、研發(fā)周期短的商業(yè)行為勢必導(dǎo)致產(chǎn)品的一致性差，可靠性低以及安檢產(chǎn)品社會信譽度降低，設(shè)備從根本上保證不了安檢要求。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[2]。 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：SCM (Single Chip Micyoco) Metal detector Linear halleffect sensor Electricmagnetic induction sensitivity目 錄摘 要 IAbstract II第1章 分析探測金屬的理論依據(jù) 11．1 金屬探測器的研究意義 11．2 金屬探測器的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 11．3 金屬探測器理論依據(jù) 21．4 主要性能分析 3第2章 硬件電路設(shè)計 52．1 系統(tǒng)組成 52．2 電路原理圖 52．3 硬件電路功能描述 62．3．1 線性霍爾傳感器 72．3．2 放大和峰值檢波電路 92．3．3 A/D轉(zhuǎn)換電路 10