【正文】 tions of an intelligent metal detector which mainly consists of AT89S52 Single Chip Micyoco and linear HallEffect Sensor. The equipment adopts UGN3503U linear halleffect sensor as probe to detect the magnetic field change of the centre of a search coil resulted from eddy current effect and turn this magnetic field change into voltage change. The SCM measures the peak value of voltage and pares it with reference voltage. Then determine whether detect metal or not. In case of detection of a metallic mass, the Metal Detector provides an acoustical and optical alarm. The systems software adopts the C language to be written. Inside the software, the Arithmetic mean filter technology is utilized to eliminate the jamming. So the stability of system and the measuring veracity are improved. Keywords: SCM(Single Chip Micyoco)，metal detector, linear halleffect sensor, electricmagnetic induction, eddy current.25目錄摘 要 IAbstract II1引言 12 設(shè)計要求 13 探測金屬的理論依據(jù) 14 方案論證 3 方案一 3 方案二 35 硬件部分的設(shè)計 4 線圈振蕩電路： 4 控制電路： 5 線性霍爾傳感器 5 放大和峰值檢波電路 7 AD及單片機報警部分 8 ADC0809 9 AT89S52 10 基準(zhǔn)電壓采集結(jié)束部分 13 報警部分 13 顯示部分 13 電源部分 136 工作原理簡述 147 系統(tǒng)軟件設(shè)計 158 設(shè)計部分仿真 169 主要技術(shù)指標(biāo)分析 18 金屬探測器的工作頻率 18 靈敏度分析 18 穩(wěn)定性分析 19參考文獻(xiàn) 20附錄一 電路原理圖 21附錄二 源程序 221引言全球第一臺金屬探測器誕生于1960年，五十年過去了，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。該金屬探測器以AT89S52單片機為核心，采用線性霍爾元件UGN 3503U作為傳感器來感應(yīng)金屬渦流效應(yīng)引起的通電線圈周圍磁場的變化，并將磁場變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化，單片機將測得的電壓值與試驗測定的基準(zhǔn)電壓值相比較，以確定是否探測到金屬。特此聲明。其他同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在文中作了明確的說明并表示謝意。聲　　明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文）是本人在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。其中除加以標(biāo)注和致謝的地方，以及法律規(guī)定允許的之外，不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫完成并以某種方式公開過的研究成果，也不包含為獲得其他教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而作的材料。本畢業(yè)設(shè)計（論文）成果是本人在江西師范大學(xué)讀書期間在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下取得的，成果歸江西師范大學(xué)所有。聲明人（畢業(yè)設(shè)計（論文）作者）學(xué)號：聲明人（畢業(yè)設(shè)計（論文）作者）簽名：簽名日期：　　　　年　　月　　日 摘 要本文介紹了一種基于AT89S52單片機控制的智能型金屬探測器的硬件組成、軟件設(shè)計、工作原理及主要功能。該系統(tǒng)軟件采用C語言來寫，在軟件設(shè)計中，采用了算術(shù)平均值濾波消除干擾，提高了探測器的抗干擾能力，確保了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。無論是靈敏度、分辨率、探測精確度還是工作性能上都有了質(zhì)的飛躍，應(yīng)用領(lǐng)域也隨著產(chǎn)品質(zhì)量的提高延伸到了多個行業(yè)。超越今天的金屬探測器是難以完成的任務(wù)，因此本設(shè)計致力于學(xué)習(xí)和研究探測器的基本原理，以進(jìn)一步提高自身的水平。2．可以透過非金屬物體，比如紙張、木材、塑料、磚石、土壤、甚至水層，探測到被遮蓋的金屬物體。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，將發(fā)生如下現(xiàn)象和效應(yīng)： ：當(dāng)金屬物接近通電線圈時，將使通電線圈周圍的磁場發(fā)生變化：如圖1，對于半徑為R的單匝圓形電感中，通過交變電流I = Imcos t時，線圈周圍空間產(chǎn)生交變磁場，根據(jù)畢奧一薩伐爾定律可計算出線圈中心軸線上一點的磁感應(yīng)強度B為： 圖31 磁感應(yīng)強度 （31） 其中，= 0 r , 為介質(zhì)的磁導(dǎo)率，r為相對磁導(dǎo)率， 0為真空磁導(dǎo)率。：根據(jù)電磁理論，我們知道，當(dāng)金屬物體被置于變化的磁場中時，金屬導(dǎo)體內(nèi)就會產(chǎn)生自行閉合的感應(yīng)電流，這就是金屬的渦流效應(yīng)。據(jù)此，將一交流正弦信號接入繞在骨架上的空心線圈上，流過線圈的電流會在周圍產(chǎn)生交變磁場，當(dāng)將金屬靠近線圈時，金屬產(chǎn)生的渦流磁場的去磁作用會削弱線圈磁場的變化。 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)強度B的變化。對于鐵磁性金屬(如:鐵、鉆、鎳) r 很大，也較大，可認(rèn)為是既導(dǎo)電又導(dǎo)磁物質(zhì)，主要產(chǎn)生磁效應(yīng)，同時又有渦流效應(yīng)。4 方案論證 方案一高頻振蕩器功率放大器聲控報警裝置探測線圈音頻振蕩器振蕩檢測器圖41 方案一系統(tǒng)實現(xiàn)框圖如圖41，本方案金屬探測器由高頻振蕩器、振蕩檢測器、音頻振蕩器和功率放大器等組成.利用探測金屬的原理，使得振蕩器處于臨界振蕩，金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生的渦電流使得振蕩回路中的能量損耗增大，甚至無法維持振蕩所需的最低能量而停振。此方案由于全是模擬器件，系統(tǒng)存在很多不穩(wěn)定因素。本方案涉及到單片機、傳感器、振蕩器、AD轉(zhuǎn)換器等知識的運用，并且電路較穩(wěn)定，抗干擾性強，有更好的數(shù)據(jù)處理靈活度，減少了漏判、錯判的機率。5 硬件部分的設(shè)計硬件電路分為兩大部分, 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；另一部分為控制電路, 包括：3503 型線性霍爾元件、放大和峰值檢波電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、AT89S52 單片機控制芯片，顯示電路、聲音報警電路及電源電路。 線圈振蕩電路： 圖51 線圈震蕩電路 工作過程中，由555定時器構(gòu)成一個多諧振蕩器，產(chǎn)生頻率是24KHz，占空比為2/3的脈沖信號。振蕩器的頻率計算公式為 （51）從多諧振蕩器輸出的正脈沖信號經(jīng)過電容C7輸入到Q1的基極(Q1為β=125的9013H)圖中用2N2222代替，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輸入到探測線圈L1中，在線圈內(nèi)產(chǎn)生瞬間較強的電流，從而使線圈周圍產(chǎn)生恒定的交變磁場。UGN3503U線性霍爾傳感器的主要功能：將感應(yīng)到的磁場強度信號線性地轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘枴Ｋ? 圖52 UGN3505 圖53 UGN3505內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖, , ,miniSIP封撞。如圖52，在測量磁場時，將元件的第一腳(面對標(biāo)志面從左到右數(shù))接電源(工作