【正文】 測者采集完基準電壓，可以進行金屬探測。此后，以該電壓信號作為基準電壓，與A/D轉(zhuǎn)換器采集到的電壓信號進行比較判斷。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，并將其線性地轉(zhuǎn)變成電壓信號ux該變化的電壓經(jīng)放大電路、峰值檢波電路后，得到相應的0V5V的峰值輸出電壓，然后經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后，輸入到單片機，繼續(xù)采集。采集的數(shù)據(jù)達到六個后，經(jīng)單片機處理算出此時的Ux，再與基準電壓U。的比較，二者比較得到一個差值，此差值與預設的靈敏度△U再作比較。當然，△U大小的設定決定著系統(tǒng)精度的高低。若(Ux一U0)△U，就確定為探測到金屬，進行聲音報警。除此，該電路還設計了四個數(shù)碼管顯示部分，以顯示此時輸入的電壓值，方便檢測。7 系統(tǒng)軟件設計YYNNYNYY開始系統(tǒng)初始化是否已采集U0采集的數(shù)據(jù)采集到的數(shù)據(jù)=6算術(shù)平均值濾波基準電壓采集結(jié)束采集數(shù)據(jù)采集到的數(shù)據(jù)=6算術(shù)平均值濾波并保存Ux|UxU0|△U蜂鳴器報警N圖71 程序原理框圖軟件是本系統(tǒng)最重要的部分，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。基本思想流程如圖71，在實際編寫中，靈活運用C語言的優(yōu)勢，充分利用了AT89S52所具備的功能，完成了定時器T0提供ADC0809一定周期的信號供其工作，軟件處理數(shù)據(jù)進行濾波，實時顯示輸入電壓值等功能。詳細程序見附錄二。金屬探測器的噪聲抑制能力是金屬探測器的主要設計指標。由于在采集電壓量時經(jīng)常會碰到各種瞬時干擾，而采用硬件濾波存在硬件電路復雜等諸多弊端，因此本設計中采用算術(shù)平均濾波法，即在一次電壓量的采集中，在很短的時間內(nèi)對它進行6次采集，將它轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后求和，分析出6次輸入中的最大值和最小值，然后減去最大值和最小值，除以4得到平均值的方法，完成一次數(shù)據(jù)采集的軟件濾波。用軟件代替硬件，從而省去了復雜的硬件，而且能夠取得好而精確的效果。8 設計部分仿真由于設計中霍爾傳感器那部分不方便仿真，故直接給控制電路提供一個0V5V之間的電壓。圖81 采集到基準電壓仿真圖如圖81，此狀態(tài)是剛啟動電路后的顯示，，在誤差允許范圍內(nèi)數(shù)碼管顯示的是此時輸入的電壓值。，說明基準電壓U0已經(jīng)采集，說明此時蜂鳴器不工作，不報警。圖82 未探測到金屬仿真圖在軟件仿真中此時程序設定的靈敏度為1V，因此，如果此時電壓|UXU0|1V，則應該報警，如圖82，差值未超過靈敏度，不報警，為探測過程中未探測到金屬的狀態(tài)圖。圖83 探測到金屬仿真圖 ，差值大于靈敏度，應為報警狀態(tài)，圖中此時顯示蜂鳴器報警，即仿真結(jié)果判斷此時探測到金屬，符合本設計要求。9 主要技術(shù)指標分析 金屬探測器的工作頻率24 KHz，選擇24KHz的超長波頻率是為了減少土壤對電磁波的影響。 靈敏度分析儀器的靈敏度受到磁場變化幅度的影響，故由公式(32)，即 可知：。 探測器的靈敏度與探測線圈的尺寸大小有關(guān)，尺寸大即探測面積大，則線圈中心磁場強度低，在靠近線圈附近磁場強度較高，霍爾元件固定在線圈中心，為了確保通過其磁通量，探測線圈的尺寸就不宜太大，具體尺寸通過實驗確定。 當檢測線圈尺寸一定時，則匝數(shù)越少其靈敏度越高。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，需通過實驗來確定最佳匝數(shù)。 穩(wěn)定性分析工作過程中存在的部分干擾：。，儀器元件參數(shù)也會改變，影響儀器工作的穩(wěn)定。，以減少分布電容，采用屏蔽線減少外界對其干擾。本設計中，為提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，采用了以下兩種方法：，在很短的時間內(nèi)采集6次，轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后求和，分析出6次輸入中的最大值和最小值，然后減去最大值和最小值，除以4得到的平均值作為一次的電壓值。這種方法能夠濾除偽信號，使得得到的數(shù)據(jù)更準確，更具科學性。，單片機采集到的基準電壓是不一樣的，這樣的設計使得環(huán)境對檢查結(jié)果的干擾大大降低了。另外，靈敏度△U的數(shù)值是可以通過編程調(diào)節(jié)的，對于特定的環(huán)境，可以根據(jù)實際實驗的結(jié)果設定最合適的△U，使得儀器滿足設計中探測大塊金屬時，探頭距金屬物體20cm揚聲器就會發(fā)出聲音的要求，甚至可以滿足能夠檢測到曲別針、一枚大頭針的要求。參考文獻[1] 3503 RATIOMETRIC LINEAR HALLEFFECT SENSORS. Copyright @ 1985 2002Allegro MicroSystems, Inc.[2] 童詩白,（第三版）[Z].北京:高等教育出版社249272[3] [Z].北京:高等教育出版社248249[4] [Z].北京:清華大學出版社（第二版）北京:清華大學出版社4964 313320[5]程守沫,[Z].北京:高等教育出版社180182 204205[6] [Z].北京高等教育出版社973[7] 郁有為,常健,[Z].西安電子科技大學出版社116123[8]范麗華,[J].內(nèi)蒙古大學學報,2006,37（2） 185189[9] 沙占友，王彥朋，[Z].電子工業(yè)出版社8692[10] 金戌，沈慶陽，[Z].清華大學出版社153158[11] 張毅剛，彭喜元，[Z].哈爾濱工業(yè)大學出版社215218附錄一 電路原理圖附錄二 源程序includedefine uchar unsigned chardefine uint unsigned intdefine LED_DIGPORT P0； //數(shù)碼管位選接上拉電阻define AD_DATAPORT P1； //A/D數(shù)據(jù)口define LED_WORDPORT P2； //數(shù)碼管段碼sbit AD_EOC=P3^3。 //A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出端sbit AD_CLK=P3^4。 //A/D時鐘信號輸入端sbit AD_START=P3^6。 //啟動A/D轉(zhuǎn)換控制信號輸入端sbit AD_OE=P3^7。 //A/D輸出允許控制端sbit WARM=P3^1。 //控制蜂鳴器輸出端sbit LED=P3^0。 //基準電壓采集結(jié)束顯示燈uchar code Seg_Code[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}。 //共陽極段碼uchar code SegNode_Code[10]={0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10}。//有小數(shù)點段碼uchar a[4],dig=0x01。uchar flag。uchar i,max,min,count。long int sum=0,sum1,sum2。uchar tab[6]。void Delay(uchar t1,uchar t2)//延時子程序，t1，t2是無符號的字符型全局變量{ for(。t10。t1)for(。t20。t2)。}void Led_Display()