【正文】 ...........................................................................19 3． 4． 2 中斷服務程序 ................................................................................20 3． 4． 3 數(shù)字濾波程序設計 ........................................................................21 3． 4． 4 發(fā)光與報警模塊 ............................................................................23 第四章 結論與展望 ..................................................................................................25 4． 1 結論 .............................................................................................................25 4． 2 展望 .............................................................................................................25 參考 文獻 ......................................................................................................................27 致 謝 ..........................................................................................................................28 長春理工大學畢業(yè)設計 1 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備，己被廣泛地應用于社會生活和工業(yè)生產的諸多領域。某些所謂生產廠商這種投入小、研發(fā)周期短的商業(yè)行為勢必導致產品的一致性差，可靠性低以及安檢產品社會信譽度降低，設備從根本上保證不了安檢要求。 通過以上分析可知，當有金屬物靠近通電線圈平面附近時，無論是介質磁導率的變化，還是金屬的渦流效應均能引起磁感應強度 B 的變化。振蕩器的頻率計算公式為 [12]： 長春理工大學畢業(yè)設計 7 2ln)2( 1 111110 CRRf ?? （ 21） 圖示參數(shù)對應的頻率為 24KHz 的超長波頻率是為了減弱土壤對電磁波的影響。該器件的磁電轉換特性曲線如圖 25 所示，其輸出電壓和加在霍爾元件上的磁感強度 B 成比例。當輸入電壓 Vi2上升時，VO2跟隨上升，使二極管 D D5導通， D3截止，運放 U2B 工作在深度負反饋狀態(tài)，給電容 C6充電， VC上升。 長春理工大學畢業(yè)設計 13 E A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 1 01P 1 12P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E /P30T X D11R X D10V C C40G N D20U3A T 8 9 S 5 2I N 026m sb 2 1212 220I N 1272 3192 418I N 2282 582 615I N 312 714ls b 2 817I N 42E O C7I N 53A D D A25I N 64A D D B24A D D C23I N 75A L E22r e f( )16E N A B L E9S T A R T6r e f( + )12C L O C K10U4A D C 0 8 0 9123U 6 B A7 4 L S 0 2P46P35P24P13Q411Q312Q213Q114CO15PE7TE10C L K2C L R1LD9U77 4 L S 1 6 3 AD1D2D3D4D5D7D6D0 D0D1D2D3D4D5D6D7V C C123U 6 A A7 4 A L S 1 6 3V C CV C CU 5 AV C CC41 0 μ FV C C 圖 212 A/D 轉換電路 表 21 74LS163邏輯功能表 輸入 輸出 功能描述 /CLEAR /LOAD Clock Enable QD QC QB QA CO Ep Er 1 1 1 1 計數(shù) 1 0 D3 D2 D1 D0 — 數(shù)據(jù)置入 0 0 0 0 0 清零 0 1 1 1 1 1 2． 4 系統(tǒng)控制單元 采用 AT89S52 單片機。長春理工大學畢業(yè)設計 17 第三章 系統(tǒng)軟件設計 3． 1 軟件設計思想 軟件是本系統(tǒng)的靈魂，在設計軟件中，本文從系統(tǒng)的實用性、可靠性及方便靈活等幾個方面出發(fā)，使程序滿足設計的功能要求。 在一個采樣周期內，對信號 X 的 N 次測量值進行算術平均，作為時刻 K 的輸出 X(k)，即式（ 31） 長春理工大學畢業(yè)設計 18 ??? Ni ixNkX 11)( (31) 其中 N 為采樣次數(shù)， Xi為第 i 次的采樣值。 3． 4． 2 中斷服務程序 AD:SET B1 T1。 調用數(shù)字濾波程序 MOV A 00H。 置數(shù)據(jù)區(qū)首地址 MOV R0,06H。 CLR C。 長春理工大學畢業(yè)設計 26 另在食品工業(yè)中隨著消費者對產品質量要求日趨嚴格，再加上多項標準的管制，食品生產制造商必須對產品做出品質的保證。 衷心感謝我的導師 林杰 老師。電路的工作頻率和模擬部分的工作點的變化基本上不會影響檢測精度，從而使得測設備具有良好的靈敏性和可靠性。最大值 輸入值 JNC DAV2。 POP PSW。啟動 A/D 轉換。基準電壓存放在 21H Y 長春理工大學畢業(yè)設計 20 U EQU 22H。采用中斷方式，可大大節(jié)省 CPU 時間。 長春理工大學畢業(yè)設計 15 圖 214 AT89S52 片內結構圖 2． 5 顯示警告電路 一旦發(fā)現(xiàn)金屬出現(xiàn)，則被測物理量超限由單片機 I/O 口的 管進行光報警的同時， 還觸發(fā)無源蜂鳴器用聲報警提醒檢測人員注意，進行必要的定位搜身檢查。 長春理工大學畢業(yè)設計 11 圖 210 ADC0809 芯片的內部結構圖 圖 211 ADC0809 的工作時序 比較器 A/D VREF() 8 路模擬開關 地址鎖存記譯碼 三態(tài)輸出寄存器 電阻網(wǎng)絡 豎狀開關 逐位逼近寄存器 SAR 時序于控制 START EOC CLK OE D7 D0 IN7 IN0 ADDC ADDB ADDA ALE VREF(+) 長春理工大學畢業(yè)設計 12 ADC0809 是 8 位逐次逼近型 A/D 轉換器，片內有八路模擬開關，可對八路模擬電壓量實現(xiàn)分時轉換，轉換速度為 100μs(即 10 千次 /秒 )。 2． 3． 2 放大和峰值檢波電路 由于 UGN3503U 線性霍爾元件采集到的電壓信號是一個毫伏級的信號，信號十分微弱，所以，再對其進行處理前，首先要進行放大。 圖 24 UGN3503U 的功能框圖 圖 25 UGN3503U 的磁電轉換特性曲線 霍爾元件是依據(jù)霍爾效應制成的器件。 2．靈敏度分析 長春理工大學畢業(yè)設計 4 由公式 (12)即 ： tRxIRNB mr ??? c o s)(2 232220?? 可知： （ 1）檢測 線圈的尺寸對儀器的靈敏度有影響。 40 多年過去了， 金屬探測器經歷了幾代探測技術的變革，從最初的信號模擬技術到連續(xù)波技術直到今天所使用的數(shù)字脈沖技術，金屬探測器簡單的磁場切割原理被引入多種科學技術成果。 本文介紹的基于單片機控制的智能型金屬探測器，采用靈敏度極高的線性霍爾元件作為傳感器，感應由于金屬出現(xiàn)引起的探測線圈周圍磁場的變化，提高了檢測精度 ； 處理部件則采用 AT89S52 單片機作為檢測和控制核心，對檢測結果進行分析判斷，有效地保證了檢測原理的實施 ； 此外，利用軟件濾波的方法代替了傳統(tǒng)探測器復雜的模擬電路器件，大大提高了系統(tǒng)的可靠性、靈敏度和抗干擾性。在軟件設計中，采用了數(shù)字濾波技術消除干擾，提高了探測器的抗 干 擾能力，確保了系統(tǒng)的準確性。究其原因，大部分是因為產品質量不過關導致相關質量認證書拿不到。渦流要產生附加的磁場，與外磁場方向相反，削弱外磁場的變化。 Ⅲ .應盡量減少線圈與電路之間引線的長度，以減少分布電容，采用屏蔽線減少外界對其干擾。因此，任何引起磁場強度變化的物理量都將引起霍爾輸出電壓的變化。 長春理工大學畢業(yè)設計 10 321411U 2 AL M 3 2 4w150kR14 7 0 kR410kR210kR310kC12 2 μ FVCCV C CC51 0 μ F321411U 2 B AL M 3 2 4V C CD4I N 9 1 4D5I N 9 1 4D3I N 9 1 4R820KR95 0 0 K321411U 2 C AL M 3 2 4V C CC6 1 0 0 0 P FW25KV03GND2VCC1U13 5 0 3 圖 29 數(shù)據(jù)采集電路原理圖 峰值檢測電路由兩級運算放大器組成，第一級運放 U2B 將輸入信號的峰值傳遞到電容 C6上，并保持下來。 如圖 212 所示，放大后的電壓信號送入 ADC0809 的模擬輸入通道 IN0進行A/D 轉換。 當探測線圈 L1 靠近金屬物體時，由于電磁感應現(xiàn)象，會使探測電感值發(fā)生變化，從而使其周圍的磁場發(fā)生變化，霍爾元件感應到該變化的磁場，并使其線性地轉變?yōu)殡妷盒盘?UX，該變化的電壓經放大電路、峰值檢波電路后，得到相應的 0V~5V 的峰值輸出電壓 UX，然后經 A/D 轉換后，輸入到 CPU，由 CPU 完成 UX 與基準電壓 UO 的比較，二者比較 |UXUO|得到一個差值，此差值與預設的靈敏度 △ U 再作比較。 3． 2 數(shù)字濾波及算法說明 金屬探測器的噪聲抑制能力是金屬探測器