【正文】 2．4 系統(tǒng)控制單元 132．5 顯示警告電路 152．6 電源電路 152．7 整機(jī)工作原理描述 16第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 173．1 軟件設(shè)計思想 173．2 數(shù)字濾波及算法說明 173．3 主程序流程圖 193．4 主要子程序模塊設(shè)計 193．4．1 初始化子程序 193．4．2 中斷服務(wù)程序 203．4．3 數(shù)字濾波程序設(shè)計 213．4．4 發(fā)光與報警模塊 23第四章 結(jié)論與展望 254．1 結(jié)論 254．2 展望 25參考文獻(xiàn) 27致 謝 2828第1章 分析探測金屬的理論依據(jù)1．1 金屬探測器的研究意義金屬探測器作為一種最重要的安全檢查設(shè)備，己被廣泛地應(yīng)用于社會生活和工業(yè)生產(chǎn)的諸多領(lǐng)域。該金屬探測儀以AT89S52單片機(jī)為核心，采用線性霍爾元件UGN3503作為傳感器，來感應(yīng)金屬渦流效應(yīng)引起的通電線圈磁場的變化，并將磁場變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化，單片機(jī)測得電壓值，并與設(shè)定的電壓基準(zhǔn)值相比較后，決定是否探測到金屬。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。一個產(chǎn)品的出現(xiàn)帶動了一個行業(yè)的發(fā)展，于是安檢這個既陌生又熟悉的行業(yè)開始進(jìn)入市場。發(fā)展到80年代，監(jiān)獄暴力案件呈直線上升趨勢，如何及早有效預(yù)防并阻止暴力案件發(fā)生成了監(jiān)獄管理工作中的重中之重，在依靠警員對囚犯加強(qiáng)管理的同時，金屬探測門再次成為了美國、英國、比利時等發(fā)達(dá)國家監(jiān)獄管理機(jī)構(gòu)必備的安檢設(shè)備，形成平均每300個囚犯便使用一臺金屬探測門應(yīng)用于安全檢查。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(qiáng)度則為[5]： （12）由公式(12)可知，當(dāng)線圈有效探測范圍內(nèi)無金屬物時，μr =1(非金屬的相對磁導(dǎo)率)，線圈中心磁感應(yīng)強(qiáng)度B保持不變，當(dāng)線圈有效探測范圍內(nèi)出現(xiàn)鐵磁性金屬物時，μr會變大，B隨μr也會變大。正是本著這樣一個設(shè)計思路來構(gòu)建系統(tǒng)的硬件電路。3．穩(wěn)定性分析Ⅰ.線圈的雜散電容與人體感應(yīng)電容均可引起頻率變化而產(chǎn)生偽信號。2．3．1 線性霍爾傳感器在電路設(shè)計中，選用了美國ALLEGRO公司生產(chǎn)的UGN3503U線性霍爾傳感器，來檢測通電線圈L1周圍的磁場變化。KH稱為霍爾元件的靈敏度，它與元件材料的性質(zhì)與幾何尺寸有關(guān)。用它做探頭可測量106—10T的交變和恒定磁場。經(jīng)前級運(yùn)算放大器放大的信號經(jīng)耦合電容C2 輸入到后級峰值檢測電路中。輸出VO反映VC的大小，通過峰值檢波和后級緩沖放大電路，將采集到的微弱電壓信號放大至0V～5V的直流電平，以滿足A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809所要求的輸入電壓變換范圍，然后通過A/D轉(zhuǎn)換電路將檢測到的峰值轉(zhuǎn)化成數(shù)字量[16]。ALE引腳的頻率是單片機(jī)時鐘頻率的1/6，單片機(jī)時鐘頻率為12MHz，再經(jīng)4分頻后為500kHz，所以ADC0809能可靠工作。此外，AT89S52設(shè)計和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設(shè)置省電模式。在無金屬的情況下，假設(shè)霍爾輸出電壓為U0，該電壓信號U0很微弱，屬mv級信號，U0經(jīng)過放大電路放大，在經(jīng)過峰值檢波電路，得到相應(yīng)的0V~5V的峰值輸出電壓U0，以滿足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)儲存起來。主程序初始化以后置位AT89S52的中斷控制位EA，使CPU開放中斷。在檢測過程中，將A/D轉(zhuǎn)換器采集到的電壓信號經(jīng)數(shù)據(jù)軟件濾波后存入內(nèi)部RAM以30H為首址的數(shù)據(jù)存儲器中，然后將此數(shù)據(jù)UX和基準(zhǔn)電壓U0進(jìn)行比較，二者差值U存放在單片機(jī)RAM地址為22H的存儲器中。3．3 主程序流程圖Y圖31 主程序流程圖3．4 主要子程序模塊設(shè)計3．4．1 初始化子程序ADPORT EQU 7FF8H。轉(zhuǎn)INT1中斷服務(wù)程序ORG 0020HMAIN:MOV SP,60。數(shù)據(jù)指針指向通道IN0通道MOV A 00H。PUSH DPH。置讀數(shù)標(biāo)志POP PDH。（1）程序框圖Y圖32 數(shù)字濾波程序框圖（2）程序清單FILTER:CLR A。累加和放入R4CLR C。與最小值比較JNC DAV3。MOVX R1，A?！捌胶饩€圈” ，技術(shù)自19世紀(jì)被首次注冊專利以來，金屬探測器己出現(xiàn)了相當(dāng)大的發(fā)展。參考文獻(xiàn)[1] 張宇, 姜玲玲. 基于單片機(jī)的手持式金屬探測器的研制開發(fā)[J]. 公安部第一研究所，2008年03期[2] 陳娟. 數(shù)字式金屬探測器的研究[D].2007,6[3] 盧光華,劉曙光. 磁補(bǔ)償霍爾傳感器在電力電子方面的應(yīng)用研究[J]. 儀表技術(shù), 2005年 05期[4] 陳棣湘， accuracy magnetic field measurement methods based on Hall sensor[J]. 傳感器技術(shù), 2005年 02期[5] Typical Connections Between AT89S51 Single Chip Computer and ADC0809 Analog to Digital Converter[J].長沙大學(xué)學(xué)報，2005年 05期[6] 3503RATIOMETRIC LINEAR HALLEFFECT SENSORS. Copyright 1985, 2006Allegro MicroSystems,Inc[7] Test and Research of ADC0809 AnalogtoDigital Converter Master[J]. 福建師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版) ，2007年 04期[8] Hall Sensor and Research of Its Application[J]. 機(jī)床電器，2006年 02期[9] 郝琦瑋, of Development System Based on DSP Chip TMS320VC5402[J].內(nèi)蒙古大學(xué)，2007[10] 吳金戌, 沈慶陽，郭庭吉. 8051單片機(jī)實踐與應(yīng)用[M]. 北京：清華大學(xué)出版社,153158[11] 程守沫, [M]. 北京:高等教育出版社,180182 204205[12] 周省三. 電磁場基本教程[M].北京:高等教育出版社248249[13] 減春華. 電子線路設(shè)計與應(yīng)用[M]. 北京:高等教育出版社 973[14] 蔡明生. 電子設(shè)計[M]. 北京:高等教育出版社[15] P K. Structured query language [J].ComputerWorld. 2000，15 (20)：1317[16] 李全利, 遲榮強(qiáng). 單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M]. 北京:高等教育出版社, 6183[17] 房小翠, 王金鳳. 單片機(jī)實用系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)[M]. 北京:國防工業(yè)出版社,142159[18] 沙占友, 王彥朋, 孟志永等. 單片機(jī)外圍電路設(shè)計[M]. 北京:電子工業(yè)出版社, 8692[19] 張毅剛, 彭喜元, 姜守達(dá)等, 新編MCS51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計[M]. 哈爾濱: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,215218[20] DALLAS, Automatic Identification Data Book, 1995－1996[21] 楊振江, 杜鐵軍, [M]. 西安: 西安電子科技大學(xué)出版社,9396[22] 孫涵芳, 徐愛卿等. MCS51196系列單片機(jī)原理及應(yīng)用[M]. 北京: 北京航空航天大學(xué)出版社,172[23] Kwan, BA；Moghavvemi, M. PIC based smart card prepayment system[J].Research and Development, －21 致 謝在整個設(shè)計過程中，從設(shè)計項目的可行性論證、項目的確定、硬件電路的設(shè)計、元器件的選擇、元器件參數(shù)的測試、硬件電路圖的最終確定，乃至利用PROTEL99繪制原理圖，我投入了相當(dāng)多的精力，從圖書館和網(wǎng)上查閱了大量的資料，了解了硬件電路設(shè)計中涉及到的每個元器件的參數(shù)，了解了單片機(jī)資源的配置，掌握了單片機(jī)的各種指令的應(yīng)用；熟悉了PROTEL99及單片機(jī)下載燒寫等軟件的應(yīng)用，并快速重溫了《模擬》《數(shù)字》《單片機(jī)》《高頻》等多年前學(xué)過的知識