【正文】 閉合的感應(yīng)電流，這就是金屬的渦流效應(yīng)。無(wú)論是靈敏度、分辨率、探測(cè)精確度還是工作性能上都有了質(zhì)的飛躍，應(yīng)用領(lǐng)域也隨著產(chǎn)品質(zhì)量的提高延伸到了多個(gè)行業(yè)。其中除加以標(biāo)注和致謝的地方，以及法律規(guī)定允許的之外，不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)完成并以某種方式公開(kāi)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而作的材料。該金屬探測(cè)器以AT89S52單片機(jī)為核心，采用線性霍爾元件UGN 3503U作為傳感器來(lái)感應(yīng)金屬渦流效應(yīng)引起的通電線圈周?chē)艌?chǎng)的變化，并將磁場(chǎng)變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化，單片機(jī)將測(cè)得的電壓值與試驗(yàn)測(cè)定的基準(zhǔn)電壓值相比較，以確定是否探測(cè)到金屬。3 探測(cè)金屬的理論依據(jù)金屬探測(cè)器是采用線圈的電磁感應(yīng)原理來(lái)探測(cè)金屬的。對(duì)于非鐵磁性的金屬〔包括抗磁體(如:金、銀、銅、鉛、鋅等)和順磁體(如錳、鉻、欽等)] r1，較大，可以認(rèn)為是導(dǎo)電不導(dǎo)磁的物質(zhì)，主要產(chǎn)生渦流效應(yīng)，磁效應(yīng)可忽略不計(jì)。故選擇方案二。它是將霍爾元件、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(gè)由外電壓源驅(qū)動(dòng)、使用方便的磁敏傳感器,如圖53，其主要功能是可將感應(yīng)到的磁場(chǎng)強(qiáng)度信號(hào)線性地轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)。如圖54通電半導(dǎo)體片中的載流子在磁場(chǎng)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(gè)電 圖54 霍爾電壓 場(chǎng)，稱(chēng)作霍爾電場(chǎng)。 放大和峰值檢波電路圖55 放大和峰值檢波電路UGN3503U輸出的電壓是一個(gè)只有毫伏級(jí)的信號(hào)，信號(hào)十分微弱，因此，若要對(duì)此信號(hào)進(jìn)行分析，必須先進(jìn)行放大。當(dāng)輸入電壓Vi上升時(shí)，Vo2跟隨上升，使二極管DD2導(dǎo)通，D3截止，運(yùn)放U2B工作在深度負(fù)反饋狀態(tài)，給電容C3充電。 ADC0809圖57 ADC0809功能圖ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖28所示?！　LK：時(shí)鐘脈沖輸入端。ADC0809片內(nèi)有三態(tài)輸出緩沖器，可直接與單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線相連接，這里將它的數(shù)據(jù)輸出口直接與單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線PO口相連接，AT89S52的PO口作為數(shù)據(jù)總線，又作為低8位地址總線。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏 輯電平。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。 在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)?！　LE/PROG——當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。FLASH存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。市場(chǎng)上的電池電壓不能直接滿足電壓要求，需要經(jīng)過(guò)變換電路來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的5V電壓。此后，以該電壓信號(hào)作為基準(zhǔn)電壓，與A/D轉(zhuǎn)換器采集到的電壓信號(hào)進(jìn)行比較判斷?；舅枷肓鞒倘鐖D71，在實(shí)際編寫(xiě)中，靈活運(yùn)用C語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)，充分利用了AT89S52所具備的功能，完成了定時(shí)器T0提供ADC0809一定周期的信號(hào)供其工作，軟件處理數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，實(shí)時(shí)顯示輸入電壓值等功能。圖82 未探測(cè)到金屬仿真圖在軟件仿真中此時(shí)程序設(shè)定的靈敏度為1V，因此，如果此時(shí)電壓|UXU0|1V，則應(yīng)該報(bào)警，如圖82，差值未超過(guò)靈敏度，不報(bào)警，為探測(cè)過(guò)程中未探測(cè)到金屬的狀態(tài)圖。 穩(wěn)定性分析工作過(guò)程中存在的部分干擾：。 //A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出端sbit AD_CLK=P3^4。uchar flag。t2)。 //延時(shí)}}void time0() interrupt 1{ AD_CLK=~AD_CLK。 //延時(shí)，給START一個(gè)正脈沖AD_OE=0。}if(mintab[i]){min=tab[i]。count++。i++){if(maxtab[i]) //將tab內(nèi)數(shù)字量最大的存MAX里，最小的存MIN內(nèi){max=tab[i]。 //十分位a[3]=SegNode_Code[sum/10000]。 TMOD=0x02。 //蜂鳴器不工作AD_START=0。elseWARM=0。 //上升沿復(fù)位內(nèi)部寄存器AD_START=0。 TL0=200。flag=1。} }sum=(tab[0]+tab[1]+tab[2]+tab[3]+tab[4]+tab[5]maxmin)/4。sum=0。//TAB內(nèi)數(shù)字量去掉最大和最小的總和放sum1中sum1=(sum1*50000)/255。 //給START一個(gè)低電平，啟動(dòng)ADC0809工作Delay(1,10)。count6。for(i=0。long int sum=0,sum1,sum2。 //啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換控制信號(hào)輸入端sbit AD_OE=P3^7。，以減少分布電容，采用屏蔽線減少外界對(duì)其干擾。9 主要技術(shù)指標(biāo)分析 金屬探測(cè)器的工作頻率24 KHz，選擇24KHz的超長(zhǎng)波頻率是為了減少土壤對(duì)電磁波的影響。金屬探測(cè)器的噪聲抑制能力是金屬探測(cè)器的主要設(shè)計(jì)指標(biāo)。采集的數(shù)據(jù)達(dá)到六個(gè)后，經(jīng)單片機(jī)處理算出此時(shí)的Ux，再與基準(zhǔn)電壓U。LM7805的管腳功能如圖511，從正面看，1腳是輸入，2腳接地，3腳輸出，從3腳輸出穩(wěn)定的5V電壓。 基準(zhǔn)電壓采集結(jié)束部分。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。對(duì)P3 端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入 口使用。 　 P2 口：P2 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(dòng)4 個(gè) TTL 邏輯電平。 當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。 AT89S52AT89S52 是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，共40個(gè)引腳如圖58，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。 　　REF（+）、REF（）：基準(zhǔn)電壓?！　?1～28：8位數(shù)字量輸出端。當(dāng)Vi再次上升使Vo2上升并使DD2導(dǎo)通，D3截止，再次對(duì)電容C3充電(等高于前次充電時(shí)電壓)，Vi下降時(shí)，DD2又截止，D3導(dǎo)通，Vc將峰值再次保持。在電路設(shè)計(jì)中，運(yùn)放LM324采用+5V單電源供電，對(duì)于不同強(qiáng)度的信號(hào)均可通過(guò)調(diào)節(jié)前級(jí)放大電路的反饋電位器R4來(lái)改變其放大倍數(shù)。這時(shí)，片子兩側(cè)建立起一個(gè)穩(wěn)定的電壓，這就是霍爾電壓UH。具有靈敏度高，線性度好，結(jié)構(gòu)牢固, 體積小, 重量輕, 耐震動(dòng),功耗小,壽命長(zhǎng),頻率高（可達(dá)1MHz）,輸出噪聲低等特點(diǎn). 用它作探頭可測(cè)量106T—10T的交變和恒定磁場(chǎng)。具體的電路圖參照附錄一。本設(shè)計(jì)正是基于這樣的理論，來(lái)尋找一種方法來(lái)體現(xiàn)這種變化。對(duì)于緊密纏繞N匝的線圈，線圈中心軸線上一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度則為： （32）由公式(12)可知，當(dāng)線圈有效探測(cè)范圍內(nèi)無(wú)金屬物時(shí)，r=1(非金屬的相對(duì)磁導(dǎo)率)，線圈中心磁感應(yīng)強(qiáng)度B保持不變，當(dāng)線圈有效探測(cè)范圍內(nèi)出現(xiàn)鐵磁性金屬物時(shí)，r會(huì)變大，B隨r也會(huì)變大。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，金屬探測(cè)器，線性霍爾元件，電磁感應(yīng)，渦流Abstract This paper describes the position of hardware and software，working principles and the functions