基于單片機(jī)的智能型金屬探測器的設(shè)計(jì)2畢業(yè)論文-在線瀏覽
2024-07-29 18:25本頁面
【正文】 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。比如在機(jī)場、大型運(yùn)動(dòng)會(huì)(如奧運(yùn)會(huì))、展覽會(huì)等都用金屬探測器來對過往人員進(jìn)行安全檢測，以排查行李、包裹及人體夾帶的刀具、槍支、彈藥等傷害性違禁金屬物品。目前，就連考試也開始啟用金屬探測器來防止考生利用手機(jī)等工具進(jìn)行作弊。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靈敏度。國外雖然已有較為完善的系列產(chǎn)品，但價(jià)格及其昂貴；國內(nèi)傳統(tǒng)的金屬探測器則是利用模擬電路進(jìn)行檢測和控制的，其電路復(fù)雜，探測靈敏度低，且整個(gè)系統(tǒng)易受外界干擾。當(dāng)其中通過交變電流 時(shí)，線圈周圍空間產(chǎn)生交變磁場，根據(jù)畢奧薩伐爾定律可計(jì)算出線圈中心軸線上一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為：= （21） . 其中，磁導(dǎo)率，為相對磁導(dǎo)率，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(shí)，金屬導(dǎo)體內(nèi)就會(huì)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(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)生的禍流磁場的去磁作用會(huì)削弱線圈磁場的變化。 本設(shè)計(jì)正是基于這樣的理論，來尋找一種適合的傳感器來感應(yīng)線圈的磁場變化，并把磁場信號的變化轉(zhuǎn)變成電信號的變化，從而實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的控制。整個(gè)探測系統(tǒng)以8位單片機(jī)AT89S52作為控制核心,其硬件電路分為兩個(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。. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)塊圖在工作過程中，由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生一個(gè)頻率為24KHz的脈沖信號經(jīng)過緩沖和放大之后，形成頻率穩(wěn)定度高、功率較大的脈沖信號輸入到探測線圈中，通電的線圈周圍就會(huì)產(chǎn)生磁場，此時(shí)，固定在線圈中心的霍爾元件UGN3503U就會(huì)感應(yīng)到線圈周圍的磁場，并將磁場強(qiáng)度信號線性地轉(zhuǎn)變成電壓信號。此后，以該電壓信號作為基準(zhǔn)電壓，與A/D轉(zhuǎn)換器采集到的電壓信號進(jìn)行比較判斷。當(dāng)然，大小的設(shè)定決定著系統(tǒng)精度的高低。 第三章 硬件電路設(shè)計(jì)硬件控制電路包括兩個(gè)部分，一部分線圈振蕩電路,包括:多諧振蕩電路、放大電路和探測線圈。 系統(tǒng)組成框圖 電路原理圖 線圈振蕩電路原理圖工作過程中，由555定時(shí)器構(gòu)成一個(gè)多諧振蕩器，產(chǎn)生一個(gè)頻率為24KHZ、占空比為2/3的脈沖信號。從多諧振蕩器輸出的正脈沖信號經(jīng)過電容輸入到的基極（為125的9013H),使其導(dǎo)通，經(jīng)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人、探測線圈中，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。UGN3503U線性霍爾傳感器的主要功能是可將感應(yīng)到的磁場強(qiáng)度信號線性地轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘枴? 據(jù)此，將霍爾元件做成各種形式的探頭，固定在工作系統(tǒng)的適當(dāng)位置，用它去檢測工作磁場，再根據(jù)霍爾輸出電壓的變化提取別檢信息，這就是線性霍爾元件的基本物理依據(jù)和作用。在設(shè)計(jì)中，信號放大電路采用輸入阻抗高、漂移較小、共模抑制比高的集成運(yùn)算放大器LM324。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器，除電源共同，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。在電路設(shè)計(jì)中，運(yùn)放 LM324采用+5V 單電源供電，對于不同強(qiáng)度的信號均可通過調(diào)節(jié)前級放大電路的反饋電位器W1來改變其放大倍數(shù)。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。第二級運(yùn)放U2C組成緩沖放大器，將輸出與電容隔離開來。當(dāng)輸入電壓上升時(shí)，跟隨上升，使二極管、導(dǎo)通，截止，運(yùn)放U2B工作在深度負(fù)反饋狀態(tài)，使電容充電，上升。當(dāng)再次上升時(shí)使上升并使、導(dǎo)通，截止，再次對電容充電（高于前次充電電壓），下降時(shí)，、又截止，導(dǎo)通，將峰值再次保持。（3）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。當(dāng)?shù)刂锋i存允許信號ALE=1時(shí)，3位地址信號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。ADC0809片內(nèi)有三態(tài)輸出緩沖器，可直接與單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線相連接，這里將它的數(shù)據(jù)輸出口直接與單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線P0口相連接，AT89S52的P0口作為數(shù)據(jù)總線，又作為低8位地址總線。ALE引腳的頻率是單片機(jī)時(shí)鐘頻率的1/6,單片機(jī)的時(shí)鐘頻率為12MHz，則AL
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