基于单片机的金属探测器的课程设计报告word格式毕业设计（论文）.docVIP

摘要 本文着重介绍了一种基于AT89S52单片机控制的智能型金属探测器的硬件组成、软件设计、工作原理及主要功能。该金属探测器以AT89S52单片机为核心，采用线性霍尔元件UGN3503作为传感器，来感应金属涡流效应引起的通电线圈磁场的变化，并将磁场变化转化为电压的变化，单片机测得电压值，并与设定的电压基准值相比较后，决定是否探测到金属。系统软件采用汇编语言编写。在软件设计中，采用了数字滤波技术消除干扰，提高了探测器的抗干扰能力，确保了系统的准确性。适用于对邮件、行李、包裹及人体夹带的伤害性金属物品(如:刀具、枪械、武器部件、弹药和金属包装的炸药等)的检测，可用于海关、机场、车站、码头的安全检查。 目录 第1章 分析探测金属的理论依据………………………………………………………… 1 第2章 硬件电路设计……………………………………………………………………… 1 　2.1系统组成……………………………………………………………………………… 1 　2.2硬件电路功能描述…………………………………………………………………… 1 　2.3整机工作原理描述…………………………………………………………………… 4 第3章 系统软件设计……………………………………………………………………… 5 　3.1软件设计思想………………………………………………………………………… 5 　3.2数字滤波计算法说明………………………………………………………………… 6 　3.3主程序流程图………………………………………………………………………… 6 第4章 仿真、调试结果分析……………………………………………………………… 8 　4.1仿真、调试目的与内容……………………………………………………………… 8 　4.2仿真结果分析………………………………………………………………………… 8 　4.3试验总结……………………………………………………………………………… 9 第5章 结论………………………………………………………………………………… 10 参考文献…………………………………………………………………………………… 10 附录………………………………………………………………………………………… 11 第1章　分析探测金属的理论依据 金属探测器是采用线圈的电磁感应原理来探测金属的。根据电磁感应原理，当有金属物靠近通电线圈平面附近时，将发生线圈介质条件的变化和涡流效应两个现象。当有金属物靠近通电线圈平面附近时，无论是介质磁导率的变化，还是金属的涡流效应均能引起磁感应强度B的变化。对于非铁磁性的金属μr≈1，σ较大，可以认为是导电不导磁的物质，主要产生涡流效应，磁效应可忽略不计;对于铁磁性金属μr很大，σ也较大，可认为是既导电又导磁物质，主要产生磁效应，同时又有涡流效应。 本设计正是基于这样的理论，来寻找一种适合的传感器来感应线圈的磁场变化，并把磁场信号的变化转变成电信号的变化，从而实现单片机的控制。 第2章　硬件电路设计 2.1　系统组成 如图1所示，整个探测系统以8位单片机AT89S52作为控制核心，其硬件电路分为两个部分，一部分为线圈振荡电路，包括：多谐振荡电路、放大电路和探测线圈；另一部分为控制电路，包括：UGN3503型线性霍尔元件、前置放大电路、峰值检波电路ADC0809模数转换器、AT89S52单片机、LED显示电路、声音报警电路及电源电路等。具体电路原理图参看附录1。 图1 系统结构框图 2.2　硬件电路功能描述 2.2.1　线圈振荡电路 图2 线圈振荡电路原理图 电路原理图如图2所示。工作过程中，由555定时器构成一个多谐振荡器，产生一频率为24KHz、占空比为2/3的脉冲信号。振荡器的频率计算公式为： 图示参数对应的频率为24KHz，选择24KHz的超长波频率是为了减弱土壤对电磁波的影响。从多谐振荡器输出的正脉冲信号经过电容C8输入到Q1的基极(Q1为β≥125的9013H)，使其导通，经Q1放大之后，就形成了频率稳定度高、功率较大的脉冲信号输入到探测线圈L1中，在线圈内产生瞬间较强的电流，从而使线圈周围产生恒定的交变磁场。 2.2.2　数据采集电路 图3 数据采集电路 电路原理图如图3所示。由线性霍尔传感器、放大和峰值检波电路构成。线性霍尔传感器选用的是美国ALELGRO公司生产的UGN3503U，主要功能是可将感应到的磁场强度信号线性地转变为电压信号。由于UGN35O3U线性霍尔元件采集到的电压信号是一个毫伏级的信号，信号十分微弱，所以，在对其进行处理前，首先要进行放大。经前级运算放大器放大的信号经耦合电容C2输入到后级峰值检测电路中。峰值检测电路由两级运算放大器组成，通过峰值检波和后级缓冲放大电路，将采集到的微弱电压信