【正文】 正比，即： UH=KB (V) （32）由式32知，霍爾輸出電壓將隨磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化而變化。[4]（2）放大與峰值檢波電路 UGN35O3U線性霍爾元件輸出的電壓信號(hào)是一個(gè)毫伏級(jí)的信號(hào)，十分微弱，所以，在對(duì)其進(jìn)行處理前，首先要進(jìn)行放大。通過(guò)該電路，將采集到的微弱電壓信號(hào)放大至0V5V，以滿(mǎn)足A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809所要求的輸入電壓變換范圍，然后A/D轉(zhuǎn)換電路對(duì)檢測(cè)到的峰值進(jìn)行轉(zhuǎn)化。ADC0809是8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，可對(duì)八路模擬電壓量進(jìn)行分時(shí)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換速度為100μs?！　OC： A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，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）。 （2）采用的單片機(jī)為AT89C52型，AT89C52是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，其具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，8K Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，32個(gè)外部雙向輸入/輸出(I/O)口，看門(mén)狗定時(shí)電路，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，2個(gè)全雙工串行通信口，2層中斷嵌套中斷，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。XTALI:單芯片系統(tǒng)時(shí)鐘的反相放大器輸入端。放大后的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)通道IN0送入ADC0809進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。當(dāng)有任一鍵按下時(shí)，與之相連的輸入數(shù)據(jù)線為“0”，否則置“1”。數(shù)據(jù)通過(guò)兩個(gè)輸入端（DSA 或 DSB）之一串行輸入；任一輸入端可以用作高電平使能端，控制另一輸入端的數(shù)據(jù)輸入。所以本次設(shè)計(jì)的電源電路需要該項(xiàng)要求。 主程序初始化以后置位AT89C52的中斷控制位EA，使CPU開(kāi)放中斷。 數(shù)字濾波及其算法探測(cè)器的主要設(shè)計(jì)指標(biāo)是噪聲的抑制能力。其中，R2寄存器存放最大值，R3寄存器存放最小值，R4寄存器存放累加和，R0存放連續(xù)采樣次數(shù)。而理論上輸出脈沖的頻率是24KHZ，從讀出的結(jié)果可以看出與理論值有一定的誤差，這是由于調(diào)試過(guò)程中如環(huán)境、儀器設(shè)備等因素造成的，雖然結(jié)果有誤差，但基本上是正確的，說(shuō)明多諧振蕩器部分電路是正確的。 主要技術(shù)指標(biāo) 工作頻率、靈敏度和穩(wěn)定性是地雷探測(cè)儀的主要技術(shù)指標(biāo)。通過(guò)這些電路將磁場(chǎng)強(qiáng)度信號(hào)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，根據(jù)電壓信號(hào)做出判斷。 參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn)[1] 周省三.《電磁場(chǎng)基本教程》[J].高等教育出版社 ，2003.[2] 程守洙、江之水.《普通物理學(xué)2》[J].高等教育出版社，2001.[3] 3503 RATIOMETRIC LINEAR HALLEFFECT ，2002 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》[J].高等教育 出版社，2002 .[5] 減春華.《電子線路設(shè)計(jì)與應(yīng)用》[J].高等教育出版社，2004.[6] 蔡明生.《電子設(shè)計(jì)》[J].高等教育出版社，2003.[7] 何立民.《單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)》[J].北京航空航天大學(xué)出版社，2004.[8] 吳金戌、沈慶陽(yáng)、郭庭吉 .《8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用》[J].清華大學(xué)出版社，2004.[9] 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致謝致謝本次設(shè)計(jì)，先對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行了可行性論證，然后確定項(xiàng)目，之后便開(kāi)始整個(gè)設(shè)計(jì)。剛開(kāi)始設(shè)計(jì)時(shí)，由于對(duì)設(shè)計(jì)的項(xiàng)目了解的不多，我參考了大量的教材及中英文專(zhuān)業(yè)資料，期間得到了謝老師的熱心指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助，在此我對(duì)給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)表示衷心地感謝。INT1中斷服務(wù)程序入口LJMP INT1 。22H單元清零MOV Rl， 3OH 。 MOV A,P1。 INC A MOV A, △U+1。 DEC A MOV A,△U1。 MOV A,P1。2．中斷服務(wù)程序 AD: SETB IT1 。MAIN：MOV SP，60 。ADC0809通道0地址△U EQU 20H 。這次設(shè)計(jì)讓我熟悉了Altium Designer及單片機(jī)下載編寫(xiě)等軟件的應(yīng)用，并回顧了《模擬》《數(shù)字》《單片機(jī)》《高頻》等學(xué)過(guò)的知識(shí)。整個(gè)系統(tǒng)的軟件包括主程序、一個(gè)外部中斷服務(wù)程序、數(shù)字濾波程序、比較判斷子程序及發(fā)光報(bào)警等若干個(gè)子程序，采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)。 由公式(22)可知：（1） 檢測(cè)線圈的尺寸對(duì)靈敏度的影響：檢測(cè)線圈尺寸的大小決定了探測(cè)面積的大小，尺寸越大，探測(cè)面積越大，線圈中心磁場(chǎng)強(qiáng)度越低，因?yàn)榛魻栐潭ㄔ诰€圈中心，所以為了保證霍爾元件能有效的探測(cè)磁場(chǎng)，線圈的尺寸不宜太大。 初始狀態(tài) 加1顯示值 加15顯示值 減11顯示值圖52 顯示值經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)和從顯示的值可以看出仿真結(jié)果基本正確，由于繪制電路中出現(xiàn)了一些問(wèn)題，仿真過(guò)程中出現(xiàn)了顯示模糊、不穩(wěn)定等一些問(wèn)題，但最終還是得到了比較理想的顯示數(shù)據(jù)。 圖43 數(shù)字濾波程序流程圖 顯示與報(bào)警子程序的設(shè)計(jì)（1） 程序流程圖如圖44：（2） 程序參看附錄2[16]。因?yàn)殪`敏度的要求和計(jì)算方便，本設(shè)計(jì)中選擇了N=6。在電路設(shè)計(jì)中，ADC0809的EOC端通過(guò)反相器接AT89C52的NIT1端，作為中斷申請(qǐng)。電源電路如圖314：圖314電源電路圖電路中紐扣電池提供9V電壓，負(fù)責(zé)給數(shù)據(jù)采集電路供電。時(shí)鐘 (CP) 每次由低變高時(shí)，數(shù)據(jù)右移一位，輸入到 Q0， Q0 是兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端（DSA 和 DSB）的邏輯與，它將上升時(shí)鐘沿之前保持一個(gè)建立時(shí)間的長(zhǎng)度。其中，K1鍵作為功能鍵設(shè)置靈敏度△U，靈敏度是可調(diào)的，K2為加1鍵，K3為減1鍵，都用來(lái)調(diào)節(jié)靈敏度，K4是確定鍵，用來(lái)確定靈敏度值。AT89S52的讀信號(hào)端發(fā)出一個(gè)輸出允許命令輸入到ADC0809的OE端，OE端呈高電位，用以打開(kāi)三態(tài)輸出鎖存器，AT89C52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。平時(shí)在程序執(zhí)行時(shí)ALE引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)工作頻率的1/6,因此可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)其他周邊晶片的時(shí)鐘輸入PSEN:PSEN為程序儲(chǔ)存啟用,當(dāng)8051被設(shè)成為讀取外部程序代碼工作模式時(shí)(EA=0),會(huì)送出此信一號(hào)以便取得程序代碼,通常這支腳是接到EPROM的OE腳。空閑模式下，CPU暫停工作，而RAM、定時(shí)計(jì)數(shù)器、串行口及外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開(kāi)輸出三態(tài)門(mén)，輸出數(shù)字量。本設(shè)計(jì)中只使用通道NI0，所以，地址譯碼器ABC直接接地為000，采用線選法尋址。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器，除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。UGN3503線性霍爾元件輸出的電壓信號(hào)經(jīng)電容輸送到前級(jí)運(yùn)算放大器U4的同相輸入端。本設(shè)計(jì)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，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。霍爾元件是根據(jù)霍爾效應(yīng)制成的，如圖33： 圖33 霍爾效應(yīng)原理圖當(dāng)以電流I通過(guò)半導(dǎo)體兩端,并在其上加以和片子表面垂直的磁場(chǎng)B時(shí)，薄片的橫向兩側(cè)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)電壓UH, 這種現(xiàn)象就是霍爾效應(yīng)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng) 5 腳懸空時(shí)，則電壓比較器 C1 的同相輸入端的電壓為 2VCC /3，C2 的反相輸入端的電壓為VCC /3。選擇24KHz的超長(zhǎng)波頻率是為了減弱土壤對(duì)電磁波的影響。 整機(jī)工作原理整個(gè)系統(tǒng)工作時(shí)，由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生一個(gè)頻率為24KHz的脈沖信號(hào)，此脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)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(hào)輸入到探測(cè)線圈中，通電的線圈周?chē)蜁?huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，此時(shí)，固定在線圈中心的霍爾元件UGN3503U就會(huì)感應(yīng)到線圈周?chē)拇艌?chǎng)，并將磁場(chǎng)強(qiáng)度信號(hào)線性地 在無(wú)地雷的情況下，假設(shè)霍爾輸出電壓為u0，該電壓信號(hào)u0很微弱，u0經(jīng)過(guò)放大電路放大，再通過(guò)峰值檢波電路，得到相應(yīng)的0V~5V的峰值輸出電壓U0，以滿(mǎn)足ADC0809的量程，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，將U0的數(shù)字量輸入到單片機(jī)儲(chǔ)存起來(lái)。[1] 線圈介質(zhì)的變化 當(dāng)金屬地雷接近通電線圈時(shí)，將使通電線周?chē)拇艌?chǎng)發(fā)生變化，如圖22圖22對(duì)于半徑為R的單匝圓形電感線圈，當(dāng)其中通過(guò)交變電流I=Imcos wt圈周?chē)臻g產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，根據(jù)畢奧一薩伐爾定律可計(jì)算線圈中心軸線上一點(diǎn)的磁感應(yīng) (21)其中，μ=μ0μr，μ為介質(zhì)的磁導(dǎo)率，μr為相對(duì)磁導(dǎo)率，μ0為真空磁導(dǎo)率。包括線圈震蕩電路，控制電路兩部分。在反恐需求的推動(dòng)下，美國(guó)在這方面進(jìn)行了大量研究。隨著國(guó)際局勢(shì)的不斷變化，戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期埋設(shè)了大量各式各樣的地雷，有的擱置在路邊或草叢中，有的是在樹(shù)梢上，并做成各式各樣的形狀。sensitivity 目錄目 錄第一章 緒 論 1 1 國(guó)內(nèi)外研究狀況及發(fā)展趨勢(shì) 1 2第二章 方案選擇及原理 3 系統(tǒng)方案的選擇 3 系統(tǒng)軟件的選用 3 方案的理論基礎(chǔ) 3 線圈介質(zhì)的變化 4 渦流效應(yīng) 5 整機(jī)工作原理 5第三章 硬件電路的設(shè)計(jì) 6 6