【正文】 閉合的感應(yīng)電流，這就是金屬的渦流效應(yīng)。無論是靈敏度、分辨率、探測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行業(yè)。其中除加以標注和致謝的地方，以及法律規(guī)定允許的之外，不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫完成并以某種方式公開過的研究成果，也不包含為獲得其他教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而作的材料。該金屬探測器以AT89S52單片機為核心，采用線性霍爾元件UGN 3503U作為傳感器來感應(yīng)金屬渦流效應(yīng)引起的通電線圈周圍磁場的變化，并將磁場變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化，單片機將測得的電壓值與試驗測定的基準電壓值相比較，以確定是否探測到金屬。3 探測金屬的理論依據(jù)金屬探測器是采用線圈的電磁感應(yīng)原理來探測金屬的。對于非鐵磁性的金屬〔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。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, 為用戶提供了一個由外電壓源驅(qū)動、使用方便的磁敏傳感器,如圖53，其主要功能是可將感應(yīng)到的磁場強度信號線性地轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?。如圖54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 圖54 霍爾電壓 場，稱作霍爾電場。 放大和峰值檢波電路圖55 放大和峰值檢波電路UGN3503U輸出的電壓是一個只有毫伏級的信號，信號十分微弱，因此，若要對此信號進行分析，必須先進行放大。當輸入電壓Vi上升時，Vo2跟隨上升，使二極管DD2導(dǎo)通，D3截止，運放U2B工作在深度負反饋狀態(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。　　CLK：時鐘脈沖輸入端。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8個TTL邏 輯電平。作為輸入使用時，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編程和校驗時，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。　　ALE/PROG——當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，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存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。市場上的電池電壓不能直接滿足電壓要求，需要經(jīng)過變換電路來實現(xiàn)穩(wěn)定的5V電壓。此后，以該電壓信號作為基準電壓，與A/D轉(zhuǎn)換器采集到的電壓信號進行比較判斷。基本思想流程如圖71，在實際編寫中，靈活運用C語言的優(yōu)勢，充分利用了AT89S52所具備的功能，完成了定時器T0提供ADC0809一定周期的信號供其工作，軟件處理數(shù)據(jù)進行濾波，實時顯示輸入電壓值等功能。圖82 未探測到金屬仿真圖在軟件仿真中此時程序設(shè)定的靈敏度為1V，因此，如果此時電壓|UXU0|1V，則應(yīng)該報警，如圖82，差值未超過靈敏度，不報警，為探測過程中未探測到金屬的狀態(tài)圖。 穩(wěn)定性分析工作過程中存在的部分干擾：。 //A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出端sbit AD_CLK=P3^4。uchar flag。t2)。 //延時}}void time0() interrupt 1{ AD_CLK=~AD_CLK。 //延時，給START一個正脈沖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一個低電平，啟動ADC0809工作Delay(1,10)。count6。for(i=0。long int sum=0,sum1,sum2。 //啟動A/D轉(zhuǎn)換控制信號輸入端sbit AD_OE=P3^7。，以減少分布電容，采用屏蔽線減少外界對其干擾。9 主要技術(shù)指標分析 金屬探測器的工作頻率24 KHz，選擇24KHz的超長波頻率是為了減少土壤對電磁波的影響。金屬探測器的噪聲抑制能力是金屬探測器的主要設(shè)計指標。采集的數(shù)據(jù)達到六個后，經(jīng)單片機處理算出此時的Ux，再與基準電壓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。 基準電壓采集結(jié)束部分。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。對P3 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入 口使用。 　 P2 口：P2 口是一個具有內(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 TTL 邏輯電平。 當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，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個引腳如圖58，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。 　　REF（+）、REF（）：基準電壓。　　21～28：8位數(shù)字量輸出端。當Vi再次上升使Vo2上升并使DD2導(dǎo)通，D3截止，再次對電容C3充電(等高于前次充電時電壓)，Vi下降時，DD2又截止，D3導(dǎo)通，Vc將峰值再次保持。在電路設(shè)計中，運放LM324采用+5V單電源供電，對于不同強度的信號均可通過調(diào)節(jié)前級放大電路的反饋電位器R4來改變其放大倍數(shù)。這時，片子兩側(cè)建立起一個穩(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,功耗小,壽命長,頻率高（可達1MHz）,輸出噪聲低等特點. 用它作探頭可測量106T—10T的交變和恒定磁場。具體的電路圖參照附錄一。本設(shè)計正是基于這樣的理論，來尋找一種方法來體現(xiàn)這種變化。對于緊密纏繞N匝的線圈，線圈中心軸線上一點的磁感應(yīng)強度則為： （32）由公式(12)可知，當線圈有效探測范圍內(nèi)無金屬物時，r=1(非金屬的相對磁導(dǎo)率)，線圈中心磁感應(yīng)強度B保持不變，當線圈有效探測范圍內(nèi)出現(xiàn)鐵磁性金屬物時，r會變大，B隨r也會變大。關(guān)鍵詞：單片機，金屬探測器，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