基于单片机的金属探测器的课程设计报告

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1、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、

2、机场、车站、码头的安全检查。 目录 第第 1 1 章章 分析探测金属的理论依据分析探测金属的理论依据 1 第第 2 2 章章 硬件电路设计硬件电路设计 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 第第3 3章章 系统软件设计系统软件设计 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 第第 4 4 章章 仿真、调试结果分析仿真、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 第第5 5章章 结论结论 10 参考文献参考文献 10 附录附录 11 第 1 章 分析

3、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 r1， 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 r 很大， 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

4、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。 放大电路 多谢振荡器 霍尔元件 放大峰值检波A/D CPU AT89S52 报警 探测 线圈 键盘控制 电源 显示 a线圈震荡电路b控制电路 图 1 系统

5、结构框图 2.2 硬件电路功能描述 2.2.12.2.1 线圈振荡电路线圈振荡电路 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： 2ln)2( 1 111110 CRR f 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 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。 2.2.22.