“赛佰特杯”全国大学生物联网应用设计竞赛设计报告——基于单片机的金属定位器的设计与实现.doc

2015“赛佰特杯”第届全国大学生物联网创新设计应用大赛 基于单片机的金属定位器的设计与实现 设 计 报 告 队伍编号：JKY-DY1 参赛学校：金陵科技学院 作 者：王俊 张芯苑 指导教师：周洪成 组别： (本科组 □高职组 目 录 摘要 3 第一章 绪论 4 概述 4 第二章 系统总体方案设计与论证 6 2.1 总体方案设计 6 2.2 各模块方案选择和理论分析与计算 6 2.2.1电源模块 6 2.2.2键盘模块 6 2.2.3主控芯片 6 2.2.4电机方案模块 7 2.2.5平面扫描模块（电感到数字转换器） 7 第三章 系统的硬件设计与实现 9 3.1 总体设计方案 9 3.2 主控电路 9 3.3电机驱动电路 11 3.4电感数字转换器电路 12 3.5声光报警电路 13 3.6电源供电电路 14 第四章 软件设计..... 15 4.1 系统控制流程 15 4.2 算法设计 16 4.2.1按键去抖动算法 16 4.2.2 步进电机调速系统算法 16 4.2.3进入金属框算法 17 4.2.4定位金属算法 17 4.2.5 金属物体判型与定位算法 17 第五章 作品性能测试与分析 19 5.1工作环境条件 19 5.2脉冲宽度调制检测 19 5.3检测硬币对探测数据的影响 19 5.4误差分析 20 第六章 特色与创新点 21 6.1机械机构 21 6.2功耗 21 6.3操作 21 6.4金属探测 21 第七章 结论与展望 22 参考文献 23 附录 24 附录 一： 核心器件 24 附录 二： 整体设备 25 附录 三： 单片机实物图 26 附录 四： 运行场景 26 附录 五： 串口测试数据 27 附录 六： 主要程序 28 致谢 37 参赛声明 38 摘要 为了使本金属物体探测器快速探测到金属物体，系统采用了TI公司的MSP430F5529芯片为核心，辅以LDC1000电感数字转换器和步进电机驱动模块采集金属物体位置信息；声光模块实现发出完成定位时信息；电源转换电路构成了系统的硬件。最后通过软件编程实现了探头从“进入区”一侧进入探测区进行探测并在遇到金属物体时发出声光信息。本系统通过PID控制算法闭环控制电机的转动加之滑台的导向作用，实现探头精确移动，较好的完成在玻璃板上搜寻金属物体的任务，同时保证搜寻的速度和精度。 关键词：金属探测；电机驱动；电感数字转换器；滑台 绪 论 概述 金属探测器是一中专门用来探测金属的仪器，除了探测有金属外壳或金属部件的地雷以外，还可以用来探测隐蔽在墙壁内部的电线、埋在地下的水管电缆，甚至能够地下探宝，发现埋藏在地下的金属物体。目前还广泛用于各种大型会议中心、汇展场管、体育场管公检法、监狱系统及娱乐场所的安全检查和工厂企业的防偷检查，甚至用于对高考禁带物品的检查。 金属探测器按其功能和市场应用的不同可分为以下几种：通道式金属探测器(简称安检门)、手持式金属探测器、便携式金属探测器、台式金属探测器、工业用金属探测器和水下金属探测器。 世界上第一台金属探测器诞生与1960年，步入工业时代的最初的金属探测器主要用于工矿业，是检查矿产纯度和提高效益的得力助手，随着社会的发展，犯罪案件的上升，1970年金属探测器被引入一个新的应用领域——安全检查，也就是今天所使用的金属探测门的雏形，它的出现意味着人类对安全认识已步入一个新纪元。 20世纪70年代随着航空工业的迅速发展，劫机和危险事件的发生使航空和机场安全逐渐受到重视，于是在机场众多设备中，金属探测门排查违禁物品的重要角色。同样再0世纪70年代，由于金属探测门在机场安检中崭露头角，大型运动会、展览会及政府安全保卫工作中开始启用金属探测门。 20世纪80年代，监狱暴力案件呈直线上升趋势，如何及早预防并阻止暴力案件发生成了监狱管理工作中的重中之重，在依靠警员对囚犯加强管理的同时，金属探测门再次成为了美国、英国、比利时等发达国家监狱管理机构必备的安检设备；与此同时西方兴起的“探宝热”，也使金属探测器取得了长足的发展。 进入20世纪90年代，迅速升温的电子制造业成了这个时代的宠儿，大型的电子公司为了减少产品的流失、结束员工与公司之间的尴尬局面，陆续采用了金属探测门和手持金属探测器，作为管理员工行为、减少产品流失的利刃，于是金属探测器又有了它的新作用产品防盗。 “9.11”事件发生后反恐成为国际社会的一个重要的议题。爆炸案、恐怖活动的猖獗使恐怖分子成了各国安全部门重点打击的对象。此时国际社会“安全防范”的认识也提高到了一个新的高度，受“9.11”事件的影响各行各业加强了保安工作的部署，金属探测器也成功渗透到公共娱乐场所等行业