【正文】 外加磁場的北極靠近器件標(biāo)志面時(shí) R/mT 100 200 300 輸出電壓（ V） 線性霍爾傳感器部分的調(diào)試結(jié)果基本是真確的，但由于外部環(huán)境的影響及硬件設(shè)備的不良等因素，調(diào)試過程中遇到了一些問題，模擬出的結(jié)果存在一定的誤差，經(jīng)過多次采樣，我盡量使結(jié)果與理論值得差值縮小，達(dá)到了預(yù)期的結(jié)果。 總的來說還時(shí)比較成功的。熟悉了 PROTEL9 KEILC 及單片機(jī)下載編寫等軟件的應(yīng)用，并快速重溫了《模擬》《數(shù)字》《單片機(jī)》《高頻》等學(xué)過的知識(shí)。ADC0809 通道 0 地址 。 。當(dāng) ADC0809 的 EOC 輸出電平上跳沿觸發(fā)中斷 1 。 。 。 。讀取按鍵狀態(tài) 。取鍵值送 A 。 DEC A RET K4: MOV P1, △ U。置最小值初態(tài) 。輸入值 R2 ? 。判斷 N1 0? 若輸入值介于最大 ,最小值之間 ,且 R01不等于 0時(shí)轉(zhuǎn)至 DAV1 。 DEC A MOV A,△ U1。將算術(shù)平均值存入以 30H 為首址的 RAM 緩沖單元中 。N 個(gè)數(shù)減去最大最小 。更新最大值 。置連續(xù)采樣次數(shù) N 6 。 JZ KEY SETB A RET D10ms:MOV R7,10H DS1: MOV R6,0FFH。K1 命令處理程序 PKEY2:LCALL K2 RET PKEY3:LCALL K4 RET K1: MOV P1,△ U。再判別是否有鍵按下 。中斷返回 。置讀數(shù)標(biāo)志 。 。允許外中斷 1 中斷 。放入靈敏度值 設(shè)靈敏度值為 N 。基準(zhǔn)電壓存放在 21H 。 四年的本科學(xué)習(xí)生活即將結(jié) 束，在論文完成之際，我衷心地感謝在這四年的學(xué)習(xí)和生活中培養(yǎng)過我、幫助過我以及在論文寫作期間給予指導(dǎo)和支持的所有老師和同學(xué)。 硬件電路的設(shè)計(jì)分為兩個(gè)部分，一部分為 線圈振蕩電路，包括：多諧振蕩電路、放大電路和探測線圈 。輸出頻率等于 ，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，說明多諧振蕩器部分電路是正確的。但為了確保通過霍爾元件的磁通量，匝數(shù)的減少也是有限的，需要通過試驗(yàn)來確定最佳匝數(shù)。 2 數(shù)字濾波程序 [15] 圖 33 數(shù)字濾波流程圖 報(bào)警程序設(shè)計(jì) 1．程序流程圖如圖 34 所示。 顯然 N 越大，信號(hào)平滑度越高，靈敏度就會(huì)降低，但是本設(shè)計(jì)中需要較高的靈敏度，所以 N 取值不易過大，這里我選擇了 N 6，選擇取 6 個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)算的原因，就是因?yàn)樵趨R編中做計(jì)算是非常麻煩的，取 6 個(gè)數(shù)，減去最大值和最小值后，取平均值是除 4，計(jì)算機(jī)的內(nèi)部計(jì)算都是二進(jìn)制，而二進(jìn)制每除一個(gè) 2，實(shí)際上是向右移一次。經(jīng)過數(shù)據(jù)軟件濾波之后將其存放在單片機(jī) RAM 21H 中，作為基準(zhǔn)電壓 U0。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。 LM7805 三端正穩(wěn)壓器具有內(nèi)部過流、熱過載和輸出晶體管安全區(qū)保護(hù)功能，可將 9VDC 的輸入電壓轉(zhuǎn)換為 +5V電壓，最大輸出電流 ，保證板內(nèi) 555 定時(shí)器、 UGN3503U、 AT89S5 ADC0809等芯片和元件可靠地工作。其工作電壓為 5V，晶振頻率采用 12MHZ。 如圖 210 所示，放大后的電壓信號(hào)送入 ADC0809 的模 擬輸入通道 IN0 進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換。 [6] LM324 外形圖 LM324 引腳排列圖 圖 27 A/D 轉(zhuǎn)換電路 由于采集到的信息是連續(xù)變化的模擬量，不能被單片機(jī)直接處理，所以，必須把這些模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后才能夠輸入到單片機(jī)中進(jìn)行處理，這里選用了經(jīng)濟(jì)實(shí)用的 ADC0809 型 A/D 轉(zhuǎn)換器來完成模數(shù)轉(zhuǎn)換。采用阻容耦合的方法可以使前后級電路的靜態(tài)工作點(diǎn)保持獨(dú)立，隔離各 級靜態(tài)之間的相互影響，使得電路總溫漂不會(huì)太大。利用線性霍爾傳感器 UGN3503U 的上述特性，將其接在數(shù)據(jù)采集電路的前端，并固定在探測線圈 Ll 的中心，即可感應(yīng)線圈 Ll 的磁場變化，并將磁場的變化信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)的變化而被后級電路拾取和放大。因此，任何引起磁場強(qiáng)度變化的物理量都將引起霍爾輸出電壓的變化。 [3] 圖 24 UGN3503 的功能框圖 圖 25 UGN350 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。具體電路原理圖參看附錄 1。據(jù)此，將一交流正弦信號(hào)接入繞在骨架上的空心線圈上，流過線圈的電流會(huì)在周圍產(chǎn)生交變磁場，當(dāng)將金屬靠近線圈時(shí)，金屬產(chǎn)生的渦流磁場的去磁作用會(huì)削弱線圈磁場的變化。適用于對郵件、行李、包裹及人體夾帶的傷害 性金屬物品 如 :刀具、槍械、武器部件、彈藥和金屬包裝的炸藥等 的檢測，可用于海關(guān)、機(jī)場、車站、碼頭的安全檢查。 由此可見，金屬探測器對工業(yè)生產(chǎn)及人身安全起著重要的作用。系統(tǒng)軟件采用匯編語言編寫。而應(yīng)用現(xiàn)場的環(huán)境溫度、濕度及線圈的制作工藝和供電電源的穩(wěn)定程度是儀器穩(wěn)定性的影響因素。Metoerx 等廠商的產(chǎn)品 ，但價(jià)格極其昂貴 。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，當(dāng)有金屬物靠近通電線圈平面附近時(shí)，將發(fā)生線圈介質(zhì)條件的變化和渦流效應(yīng)兩個(gè)現(xiàn)象。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 〕μ r≈ 1，σ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) 。從多諧振蕩器輸出的正脈沖信號(hào)經(jīng)過電容 C8輸入到 Q1的基極 Q1為β≥ 125 的 9013H ，使其導(dǎo)通，經(jīng) Q1 放大 之后，就形成了頻率穩(wěn)定度高、功率較大的脈沖信號(hào)輸入到探測線圈 L1 中，在線圈內(nèi)產(chǎn)生瞬間較強(qiáng)的電流，從而使線圈周圍產(chǎn)生恒定的交變磁場?；魻栯妶霎a(chǎn)生的電場力和洛侖茲力相反，它阻礙載流子繼續(xù)堆積，直到霍爾電場力和洛侖茲力相等。該器件的磁電轉(zhuǎn)換特性曲線如圖 26 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。 LM324是四運(yùn)放集成電路，它采用 14 腳雙列直插塑料封 裝，外形和引腳排列如下圖所示。在設(shè)計(jì)中，為了獲得優(yōu)良的保持性能和傳輸性能，同樣采用了輸入阻抗高、響應(yīng)速度較快、跟隨精度較好的運(yùn)算放大器 LM324，這樣可有效地利用LM324 的資源，減少使用元器件的數(shù)量，降低了成本。當(dāng)?shù)刂锋i存允許信號(hào) ALE 1 時(shí)， 3 位地址信號(hào) A、 B、 C 送入地址鎖存器，選擇 8 路模擬量中的一路實(shí)現(xiàn) A/D 變換。 圖 210 A/D 轉(zhuǎn)換電路 表 21 74LS163 的邏輯功能表 圖 211 74LS163 引腳圖 制單元 采用 AT89S52 單片機(jī)。按鍵是一種常開型按鈕開關(guān)。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。然后通過檢測 RAM 中 21H 中數(shù)值的值來判斷是否采集基準(zhǔn)電壓 U0，如果未采集過 U0，則啟動(dòng) ADC0809 對 NIO 通道的模擬輸入量進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。而后再通過判據(jù)算法將此差值 U 與靈敏度△ U（靈敏度可調(diào)）進(jìn)行比較，以確定是否報(bào)警鍵盤控制電路各鍵控制靈敏度的值，并在顯示電路部分顯示按鍵后的對應(yīng)數(shù)值。 2．程序參看附錄 2 初始化子程序和中斷服務(wù) [13] 圖 31 主程序流程圖 制程序設(shè)計(jì) 1．程序流程圖如圖 32 所示。 率 為 24KHz，選擇 24KHz 的超長波頻率是為了減弱土壤對電磁波的影響。 第 5 章 仿真、調(diào)試結(jié)果及分析 仿真、調(diào)試目的與內(nèi)容 仿真調(diào)試的內(nèi)容是要把程序修改正確，使編譯能夠通過，而且還要用Proteus 仿真軟件中的一些功能來查看程序所實(shí)現(xiàn)的功能是否能夠和預(yù)期的功能相符合。 4. 蜂鳴器顯示結(jié)果及分析 從 口接出來的蜂鳴器電路用來發(fā)出探測到金屬時(shí)的報(bào)警信號(hào)，由于電路搭接的不理想，蜂鳴器的叫聲不是很理想，但結(jié)果基本上是正確 的。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，采用匯編語言編寫。 設(shè)計(jì)之初，參考了大量的教材及中英文專業(yè)資料，得到了王老師的熱心指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助，在此我對給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)表示衷心地感謝。轉(zhuǎn)主程序 。22H 單元清零 。 。把該通道的 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果讀到累加器 A 中 。 MOV A,P1。取正邏輯 ,高電平表示有鍵按下 。判別按鍵釋放 。 MOV A,P1。R R4 清 0 。清進(jìn)位標(biāo)志 。判斷輸入值 R3 ? 若 C 0,輸入值 R3 ,則轉(zhuǎn)到 DAV3 。 RET DIS2: MOV P3,A