【正文】 ...........................................................................19 3． 4． 2 中斷服務(wù)程序 ................................................................................20 3． 4． 3 數(shù)字濾波程序設(shè)計 ........................................................................21 3． 4． 4 發(fā)光與報警模塊 ............................................................................23 第四章 結(jié)論與展望 ..................................................................................................25 4． 1 結(jié)論 .............................................................................................................25 4． 2 展望 .............................................................................................................25 參考 文獻(xiàn) ......................................................................................................................27 致 謝 ..........................................................................................................................28 長春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)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(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。某些所謂生產(chǎn)廠商這種投入小、研發(fā)周期短的商業(yè)行為勢必導(dǎo)致產(chǎn)品的一致性差，可靠性低以及安檢產(chǎn)品社會信譽(yù)度降低，設(shè)備從根本上保證不了安檢要求。 通過以上分析可知，當(dāng)有金屬物靠近通電線圈平面附近時，無論是介質(zhì)磁導(dǎo)率的變化，還是金屬的渦流效應(yīng)均能引起磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 的變化。振蕩器的頻率計算公式為 [12]： 長春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 7 2ln)2( 1 111110 CRRf ?? （ 21） 圖示參數(shù)對應(yīng)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(zhuǎn)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(qiáng)度 B 成比例。當(dāng)輸入電壓 Vi2上升時，VO2跟隨上升，使二極管 D D5導(dǎo)通， D3截止，運(yùn)放 U2B 工作在深度負(fù)反饋狀態(tài)，給電容 C6充電， VC上升。 長春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)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(zhuǎn)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(jī)。長春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 17 第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 3． 1 軟件設(shè)計思想 軟件是本系統(tǒng)的靈魂，在設(shè)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(shè)計的功能要求。 在一個采樣周期內(nèi)，對信號 X 的 N 次測量值進(jìn)行算術(shù)平均，作為時刻 K 的輸出 X(k)，即式（ 31） 長春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)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(wù)程序 AD:SET B1 T1。 調(diào)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(xué)畢業(yè)設(shè)計 26 另在食品工業(yè)中隨著消費(fèi)者對產(chǎn)品質(zhì)量要求日趨嚴(yán)格，再加上多項標(biāo)準(zhǔn)的管制，食品生產(chǎn)制造商必須對產(chǎn)品做出品質(zhì)的保證。 衷心感謝我的導(dǎo)師 林杰 老師。電路的工作頻率和模擬部分的工作點(diǎn)的變化基本上不會影響檢測精度，從而使得測設(shè)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(zhuǎn)換?；鶞?zhǔn)電壓存放在 21H Y 長春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)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(xué)畢業(yè)設(shè)計 15 圖 214 AT89S52 片內(nèi)結(jié)構(gòu)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(jī) I/O 口的 管進(jìn)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(jìn)行必要的定位搜身檢查。 長春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 11 圖 210 ADC0809 芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖 211 ADC0809 的工作時序 比較器 A/D VREF() 8 路模擬開關(guān) 地址鎖存記譯碼 三態(tài)輸出寄存器 電阻網(wǎng)絡(luò) 豎狀開關(guān) 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(xué)畢業(yè)設(shè)計 12 ADC0809 是 8 位逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器，片內(nèi)有八路模擬開關(guān)，可對八路模擬電壓量實現(xiàn)分時轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)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(jìn)行處理前，首先要進(jìn)行放大。 圖 24 UGN3503U 的功能框圖 圖 25 UGN3503U 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。 2．靈敏度分析 長春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)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(jīng)歷了幾代探測技術(shù)的變革，從最初的信號模擬技術(shù)到連續(xù)波技術(shù)直到今天所使用的數(shù)字脈沖技術(shù)，金屬探測器簡單的磁場切割原理被引入多種科學(xué)技術(shù)成果。 本文介紹的基于單片機(jī)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(yīng)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(jī)作為檢測和控制核心，對檢測結(jié)果進(jìn)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(fù)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(shè)計中，采用了數(shù)字濾波技術(shù)消除干擾，提高了探測器的抗 干 擾能力，確保了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。究其原因，大部分是因為產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)導(dǎo)致相關(guān)質(zhì)量認(rèn)證書拿不到。渦流要產(chǎn)生附加的磁場，與外磁場方向相反，削弱外磁場的變化。 Ⅲ .應(yīng)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(qiáng)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(xué)畢業(yè)設(shè)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(yùn)算放大器組成，第一級運(yùn)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(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換。 當(dāng)探測線圈 L1 靠近金屬物體時，由于電磁感應(yīng)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(yīng)到該變化的磁場，并使其線性地轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?UX，該變化的電壓經(jīng)放大電路、峰值檢波電路后，得到相應(yīng)的 0V~5V 的峰值輸出電壓 UX，然后經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后，輸入到 CPU，由 CPU 完成 UX 與基準(zhǔn)電壓 UO 的比較，二者比較 |UXUO|得到一個差值，此差值與預(yù)設(shè)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