基于单片机的金属探测器的设计阅读
基于单片机的金属探测器
华北水利水电学院毕业设计任务书设计题目：基于单片机的金属探测器的设计专业：测控技术与仪器班级学号：姓名:指导教师：宋小娜设计期限：2014年2月24日开始2014年5月30日结束院、系：机械学院2014年2月22 日一、毕业设计的目的随着电子技术和计算机技术的飞速发展，单片机性能不断完善，性能价格比显著提高，技术日趋完善。
由于单片机具有体积小、重量轻、价格便宜、功耗低、控制功能强及运算速度快等特点，因而在国民经济建设、军事及家用电器等各个领域均得到了广泛的应用。
本设计任务是主要针对传感器和单片机的应用，利用新型传感器测量方法，实现金属探测功能，了解单片机系统设计流程，以及电路板的实际制作和调试能力。
同时也加强对数字电路、单片机和微机原理等课程知识的实际应用能力，也为同类产品的进一步发展奠定理论和实践基础。
二、主要设计内容利用单片机设计一个手持金属探测器，它可以检测到人体所携带的金属物品，并发出报警。
三、重点研究问题1．掌握单片机开发设计的过程2．探测方案的确定四、主要技术指标或主要设计参数1.系统响应时间为2s；五、设计成果要求1、在设计初期阶段进行认真调研。
在调研和充分理解课题内容和要求的基础上，写出3000字左右的开题报告(其中包括文献综述)。
要求查阅文献在10篇以上，开题报告中引用的文献资料在5篇以上。
2、在设计初期进行毕业实习，实习时间为2周左右。
实习过程应听从指导教师的指挥，写出实习日记。
实习结束后，对实习过程进行总结，提交实习报告（不少于2000字）。
3、在设计过程中，能运用一门外语翻译与课题有关的外文资料。
要求译文准确、通顺，字数在2000汉字以上。
4、在毕业设计后期，提交毕业设计论文一本。
要求内容完整，含中外文摘要，条理清楚，文字通顺，书写规范。
要求中文摘要字数在400字左右，关键词3～5个，论文正文字数应在10000字以上。
5、提交设计部分的硬件电路图和单片机系统设计的软件源码，以及能够正常工作的单片机系统电路板。
基于单片机的金属探测器设计任务书
基于单片机的金属探测器设计任务书一、任务背景随着科技的发展和社会的进步，金属探测器在安全检查、资源勘探等领域扮演着重要角色。
基于单片机的金属探测器由于其低成本、高性能的特点，成为了当前研究的热点。
本任务书旨在设计一个基于单片机的金属探测器，以满足实际应用需求。
二、任务目标1. 设计一个基于单片机的金属探测器原型；2. 实现金属探测器对金属目标的准确探测和报警功能；3. 优化设计方案，提高金属探测器的性能和可靠性。
三、任务内容1. 硬件设计：(1) 选择合适的传感器：根据金属探测的需求，选择适用于单片机的金属传感器，如电磁感应传感器、电阻传感器等。
(2) 搭建电路：根据传感器的特性和单片机的工作要求，设计并搭建合适的电路，包括传感器接口电路、信号放大电路、滤波电路等。
(3) 选择合适的单片机：根据金属探测器的功能要求和硬件设计方案，选择合适的单片机进行控制和信号处理。
(4) 设计电源模块：为金属探测器提供稳定、可靠的电源，设计合适的电源模块。
2. 软件设计：(1) 编写单片机控制程序：根据金属探测器的功能需求，编写合适的单片机控制程序，实现对传感器的数据采集、信号处理和报警控制等功能。
(2) 开发用户界面：设计直观友好的用户界面，使用户可以方便地操作金属探测器并获取探测结果。
(3) 优化算法：对探测信号进行合理的算法处理，提高金属探测器的探测准确性和灵敏度。
3. 软硬件集成：(1) 将硬件和软件部分进行集成，实现金属探测器的整体功能。
(2) 进行系统测试和性能评估，对金属探测器进行功能和可靠性测试，确保其满足设计要求。
四、任务计划1. 第1周：调研金属探测器的基本原理和技术，确定硬件设计方案；2. 第2周：完成金属传感器的选择和电路搭建；3. 第3周：完成单片机的选择和控制程序的编写；4. 第4周：开发用户界面和优化算法；5. 第5周：进行软硬件集成，进行系统测试和性能评估；6. 第6周：完善任务书和项目报告，进行总结和展望。
基于MC9S12XS128MAA单片机的金属探测器系统设计与实现
为５ Ｖ稳压芯片， 输出电流 １ Ａ ， 输出纹波小 ， 电路简单 ， 但是功耗较大， 最终停止下来 ， 发出声光指示 ， 就完成了金属的准确定位。 效率较低。 但对于单片机来说 ， 本身功耗低 ， 但对电源稳定ｌ 生 要求相对 ３ ． ３ 测试结果及分析 。 根据上述测试数据， 该金属探澳 ０ 器探测成功的 较高 ， 经过选型， Ｌ Ｍ２ ９ ４ ０性能较优。 ３ ． ３ Ｖ供电： Ａ ＭＳ １ １ １ ７ ＿ ３ ． ３ Ｖ是一个 几率为百分之九十左右， 并且完成定位时给出了声光指示同时探测器 正 向低压稳压器 ， 内部集成过热保护和限流电路 ， 固定 电压 ３ ． ３ Ｖ， 输 停止搜寻。该系统基本上达到了预计功能要求。 出电流为 １ Ａ， 是—个高效率线性稳压器 ， 外围不需添加任何多余电路
Ｌ Ｄ Ｃ １ ０ ０ ０ 相 连的测 试线 圈 的空问位 置关 系 。 ３ 系统软件设计 软件开发平台， 使用飞思卡尔公司的 Ｃ ｏ ｄ ｅ Ｗａ ｒ ｒ ｉ ｏ ｒ Ｉ Ｄ Ｅ集成开发 环境。该软件平 台界面友好 ， Ｐ Ｅ模式快速初始化 ， 在线 Ｂ Ｄ Ｍ调试功 能， 能帮助我们快速的查找并解决问题。是一款非常不错的集成开发 环境。
基于单片机的金属探测系统设计
基于单片机的金属探测系统设计摘要在烟草、塑料、食品、制药、水泥、造纸、纺织、木材加工等很多行业中,经常会由于在物料中混有金属而导致设备损坏,产品质量下降,严重影响了正常生产,使得厂家和广大消费者都蒙受损失。
针对以上问题，本系统设计提出了金属探测、坐标定位、坐标数据存储与显示等解决方案，为后续的金属剔除设备提供了数据支持。
本系统设计基于把500*500mm的未知区域区虚拟均匀分割成250000个1*1mm的坐标格，用以确定金属的位置坐标，实现了高精度金属坐标定位（坐标误差小于±1mm）。
本设计以MSP430F149单片机为系统控制核心，以轴承导轨作为系统金属检测框架系统，以TS3384N8三相24V步进电机作为金属检测动力系统及坐标采集系统，并配以金属检测电路、信号调理电路、声光报警电路、液晶显示电路等外设电路，实现了对未知区域的进行全自主、高精度的金属检测。
本设计实现了以轴承导轨载体平台、全自主无死角探测、高精度坐标定位显示及坐标存储、智能声光报警等功能。
全自主高速检测系统提高了工作效率，为以后扩展安装在工业自动化流水线上奠定了基础。
关键字：金属探测；巡回扫描；坐标显示；金属定位Design Of Intelligent Metal Detecting SystemBased On MCUAbstractIn tobacco, plastics, food, pharmaceutical, cement, paper, textile, wood processing and many other industries, because the materials are mixed with metal, the machines are damaged, which lead to lower-quality product. The normal production is seriously affected, and manufacturers and consumers suffer losses.To solve these problems, the metal detector, coordinate position, and other coordinate data storage and display are proposed,which provide data support for the subsequent metal removing device.The system design is based on the 500 * 500mm unknown even regional area which is divided into 250 000 of the grid which is1*1mm. It realizes high precision metal coordinate positioning (coordinates error is less than ± 1mm). The design useMSP430F149 microcontroller as the core,bearing guide rail as metal detector frame,TS3384N8 24V three-phase stepper motor as the metal detection power system and coordinate collection system. The SCM combines with metal detector, signal conditioning circuits, alarm of sound light circuit, LCD circuit and other peripheral circuits,which realizes precision metal detection for an unknown region.The design realizes fully autonomous detection without dead ends, high-precision positioning, displaying,storing the coordinates, intelligent sound and light alarming which is based on bearing guide rai.It improves the efficiency through fully autonomous high-speed detection system,and lays the foundation for the future expansion in industrial automation lines.Keyword：Metal detecting; tour scanning; coordinate display; metal Positioning目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)第1章绪论 (1)1.1 金属探测系统的发展历史 (1)1.2 设计背景和意义 (2)1.3 研究现状与发展趋势 (3)1.4 本设计的实际意义 (4)第2章设计方案论证 (5)2.1 以智能小车为载体平台的扫描式探测 (5)2.2 以导轨支架为载体平台的扫描式探测 (6)2.3 方案对比与选择 (8)第3章硬件系统设计 (11)3.1 机械结构设计 (11)3.1.1 轴承在系统中的应用 (11)3.1.3 滑块在系统中的应用 (12)3.1.4 齿轮在系统中的应用 (13)3.2 硬件电路系统设计 (14)3.2.1 核心控制器系统 (14)3.2.2 金属检测系统 (20)3.2.3 坐标显示系统 (21)3.2.4 电机控制系统 (22)3.2.5 声光报警系统 (24)第4章软件系统设计 (26)4.1 金属检测软件系统设计 (27)4.2 步进电机控制系统软件设计 (27)4.3 坐标显示系统软件设计 (28)4.4 报警系统软件设计 (30)图4-5 报警系统程序流程图 (30)第5章系统结论 (31)参考文献 (32)谢辞 (35)附录一 (37)附录二 (38)第1章绪论金属探测系统是用来探测金属的电子检测系统[1]。
基于51单片机的金属探测器本科毕业设计(论文) 精品
基于51单片机的金属探测器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。
此外，文中还对影响金属探测器的灵敏度与稳定性的因素进行了探讨，认为仪器的工作频率、检测线圈的尺寸及匝数等是影响灵敏度的主要因素;而应用现场的环境温度、湿度及线圈的制作工艺和供电电源的稳定程度是仪器稳定性的影响因素。
关键词：单片机，金属探测器，线性霍尔元件，电磁感应，灵敏度ABSTRCTThis paper describes the composition of hardware and software,working principles and the functions of an intelligent metal detector which mainly consists of AT89S52 Single-Chip Microcomputer and linear Hall-Effect Sensor. The equipment adopts UGN3503U linear hall-effect sensor as probe to detect the magnetic field change of the centre of a search coil resulted from eddy current effect and turn this magnetic field change into voltage change.The Single-Chip Microcomputer measures the peak value of voltage and compares it with reference voltage.Then determine whether detect metel or not.In case of detection of a metallic mass,the Metal Detector porvides an acoustical and optical alarm.The systems software adopts the assmbler language to be written.Inside the software,the digital filter technology is utilized to eliminate the jamming.So the stability of system and measuring veracity are improved.The effect of all factors on sensitivity and stability of Metel Detetor are discussed in this paper.It is concluded that the operating frequency,the size of the search coil and turns are the main factors effected on the sensitivity of the instrument: the environment temperature and humidity in site,the winding technology of coils and the stability of power supply are the factors effected on stability of instrument.KEY WORDS: Single-Chip Microcomputer, metal detector, linear hall-effect sensor, electric-magnetic induction, sensitivity目录前言 (1)第1章分析探测金属的理论依据 (3)1.1理论描述 (3)1.1.1线圈介质条件的变化 (3)1.1.2涡流效应 (4)第2章硬件电路设计 (6)2.1系统组成 (6)2.2硬件电路功能描述 (6)2.2.1线圈振荡电路 (7)2.2.2数据采集电路 (8)2.2.3 A/D转换电路 (12)2.2.4系统控制单元 (15)2.2.5键盘控制电路 (16)2.2.6显示报警电路 (17)2.2.7电源电路 (18)2.3整机工作原理描述 (19)第3章系统软件设计 (20)3.1软件设计思想 (20)3.2数字滤波及算法说明 (21)3.3主程序流程图 (21)3.3.1键盘控制程序设计 (23)3.3.2数字滤波程序设计 (23)3.3.3显示与报警程序设计 (25)第4章主要技术指标分析 (26)4.1主要技术指标分析 (26)4.4.1工作频率 (26)4.4.2灵敏度分析 (26)4.4.3稳定性分析 (26)第5章仿真、调试结果及分析 (27)5.1 仿真、调试目的与内容 (27)5.2 仿真结果及分析 (27)5.3 试验总结 (29)第6章结论 (30)参考文献 (31)致谢 (32)附录1 电路原理图 (33)附录2 各模块程序清单 (34)代做本论文毕业设计实物。
基于单片机的金属探测器的设计
基于单片机的金属探测器的设计作者：徐连成来源：《电子世界》2013年第14期【摘要】该金属探测器是以单片机为核心，通过霍尔传感器测量线圈磁场的变化间接测量电压的变化，和基准电压值相比较，来判断是否探测到金属。
【关键词】单片机；霍尔传感器；金属探测器1.引言金属探测器是一种专门用来探测金属的仪器，用于探测地雷，隐蔽的电缆、水管，甚至能够地下探宝，发现埋藏在地下的金属物体。
机场和车站的安检。
考场防作弊之金属探测等。
金属探测器是采用的线圈的电磁感应原理来进行探测金属的。
由电磁感应原理：当金属物体靠近通电线圈平面时，线圈介质条件会发生变化并产生涡流效应。
2.电路总体框图探测系统以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。
系统组成框图如图1所示：3.系统硬件设计3.1 线圈振荡电路由555定时器构成的多谐振荡器产生一个频率为24KHz的脉冲信号经过缓冲和放大之后，形成频率稳定度高、功率较大的脉冲信号输入到探测线圈中，通电的线圈周围就会产生磁场，此时，固定在线圈L1中心的霍尔元件UGN3503U就会感应到线圈周围的磁场，并将磁场强度信号线性地转变成电压信号。
线圈振荡电路如图2所示：3.2 数据采集电路线性霍尔传感器UGN3503U--以电涡流传感器为传感元件，将金属接近传感器的距离转化为电感；金属物体使通电线圈周围磁场发生变化，霍尔元件磁场的变化转变成电压信号。
3.3 放大和峰值检波电路放大和峰值检波电路：由前置放大电路和峰值检波电路组成。
3.3.1 前置放大电路霍尔传感器采集到是毫伏级的微弱的电压信号，需用LM324运算放大器进行放大。
LM324特点：输入阻抗高、漂移较小、共模抑制比高，集成运放。
具有优良的保持性能和传输性能。
如图3所示：用函数信号发生器模拟霍尔传感器毫伏级信号，C6C7是耦合电容，反馈电位器RP1调节前置放大级的放大倍数。
基于AT89S52单片机控制的智能型金属探测器
本文介绍了一种基于AT89S52单片机控制的智能型金属探测器重点研究了它的硬件组成、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。
关键词：单片机金属探测器线性霍尔元件电磁感应.ABSTRACTThis paper describes the composition of hardware and software,working principles and the functions of an intelligent metal detector which mainly consists of AT89S52 Single Chip Micyoco and linear Hall-Effect Sensor. The equipment adopts UGN3503U linear hall-effect sensor as probe to detect the field change of the centre of a search coil resulted from eddy current effect and turn this magnetic field change into voltage change. The SCM measures the peak value of voltage and compares it with reference voltage. Then determine whether detect metal or not. In case of detection of a metallic mass, the Metal Detector provides an acoustical and optical alarm. The systems software adopts the assembler language to be written. Inside the software, the digital filter technology is utilized to eliminate the jamming. So the stability of system and the measuring veracity are improved.KEYWORDS: SCM (Single Chip Micyoco) metal detector .第一章绪论 (1)1.1引言 (1)1.2探测器的发展状况及应用 (1)1.3本文研究的主要内容 (2)第二章系统的总体设计 (3)2.1系统设计的理论依据 (3)2.1.1线圈介质条件的变化 (3)2.1.2涡流效应 (4)2.2系统组成 (4)第三章硬件电路设计 (6)3.1系统组成框图 (6)3.2电路具体介绍 (6)3.2.1.线圈振荡电路 (8)3.2.2系统控制单元. (13)3.2.3显示告警电路 (21)3.2.4.电源电路 (21)第四章系统软件设计 (212)4.1软件算法 (212)4.2软件流程 (222)4.2.1主程序流程图 (22)4.2.2数字滤波程序设计 (23)第五章.结论. (25)致谢 (26)参考文献 (27)第一章绪论1.1引言金属探测器作为一种最重要的安全检查设备，己被广泛地应用于社会生活和工业生产的诸多领域。
基于5单片机的金属探测器本科设计
基于5单片机的金属探测器本科设计基于51单片机的金属探测器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。
此外，文中还对影响金属探测器的灵敏度与稳定性的因素进行了探讨，认为仪器的工作频率、检测线圈的尺寸及匝数等是影响灵敏度的主要因素;而应用现场的环境温度、湿度及线圈的制作工艺和供电电源的稳定程度是仪器稳定性的影响因素。
关键词：单片机，金属探测器，线性霍尔元件，电磁感应，灵敏度ABSTRCTThis paper describes the composition of hardware and software,working principles and the functions of an intelligent metal detector which mainly consists of AT89S52 Single-Chip Microcomputer and linear Hall-Effect Sensor. The equipment adopts UGN3503U linear hall-effect sensor as probe to detect the magnetic field change of the centre of a search coil resulted from eddy current effect and turn this magnetic field change into voltage change.The Single-Chip Microcomputer measures the peak value of voltage and compares it with reference voltage.Then determine whether detect metel or not.In case of detection of a metallic mass,the Metal Detector porvides an acoustical and optical alarm.The systems software adopts the assmbler language to be written.Inside the software,the digital filter technology is utilized to eliminate the jamming.So the stability of system and measuring veracity are improved.The effect of all factors on sensitivity and stability of Metel Detetor are discussed in this paper.It is concluded that the operating frequency,the size of the search coil and turns are the main factors effected on the sensitivity of the instrument: the environment temperature and humidity in site,the winding technology of coils and the stability of power supply are the factors effected on stability of instrument.KEY WORDS: Single-Chip Microcomputer, metal detector, linear hall-effect sensor, electric-magnetic induction, sensitivity目录前言 (1)第1章分析探测金属的理论依据 (3)1.1理论描述 (3)1.1.1线圈介质条件的变化 (3)1.1.2涡流效应 (4)第2章硬件电路设计 (6)2.1系统组成 (6)2.2硬件电路功能描述 (6)2.2.1线圈振荡电路 (7)2.2.2数据采集电路 (8)2.2.3 A/D转换电路 (12)2.2.4系统控制单元 (15)2.2.5键盘控制电路 (16)2.2.6显示报警电路 (17)2.2.7电源电路 (18)2.3整机工作原理描述 (19)第3章系统软件设计 (20)3.1软件设计思想 (20)3.2数字滤波及算法说明 (21)3.3主程序流程图 (21)3.3.1键盘控制程序设计 (23)3.3.2数字滤波程序设计 (23)3.3.3显示与报警程序设计 (25)第4章主要技术指标分析 (26)4.1主要技术指标分析 (26)4.4.1工作频率 (26)4.4.2灵敏度分析 (26)4.4.3稳定性分析 (26)第5章仿真、调试结果及分析 (27)5.1 仿真、调试目的与内容 (27)5.2 仿真结果及分析 (27)5.3 试验总结 (29)第6章结论 (30)参考文献 (31)致谢 (32)附录1 电路原理图 (33)附录2 各模块程序清单 (34)代做本论文毕业设计实物。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
此外，文中还对影响金属探测器的灵敏度与稳定性的因素进行了探讨，认为仪器的工作频率、检测线圈的尺寸及匝数等是影响灵敏度的主要因素;而应用现场的环境温度、湿度及线圈的制作工艺和供电电源的稳定程度是仪器稳定性的影响因素。
关键词：单片机，金属探测器，线性霍尔元件，电磁感应，灵敏度ABSTRCTThis paper describes the composition of hardware and software,working principles and the functions of an intelligent metal detector which mainly consists of AT89S52 Single-Chip Microcomputer and linear Hall-Effect Sensor. The equipment adopts UGN3503U linear hall-effect sensor as probe to detect the magnetic field change of the centre of a search coil resulted from eddy current effect and turn this magnetic field change into voltage change.The Single-Chip Microcomputer measures the peak value of voltage and compares it with reference voltage.Then determine whether detect metel or not.In case of detection of a metallic mass,the Metal Detector porvides an acoustical and optical alarm.The systems software adopts the assmbler language to be written.Inside the software,the digital filter technology is utilized to eliminate the jamming.So the stability of system and measuring veracity are improved.The effect of all factors on sensitivity and stability of Metel Detetor are discussed in this paper.It is concluded that the operating frequency,the size of the search coil and turns are the main factors effected on the sensitivity of the instrument: the environment temperature and humidity in site,the winding technology of coils and the stability of power supply are the factors effected on stability of instrument.KEY WORDS: Single-Chip Microcomputer, metal detector, linear hall-effect sensor, electric-magnetic induction, sensitivity目录前言 (1)第1章分析探测金属的理论依据 (2)1.1理论描述 (2)1.1.1线圈介质条件的变化 (2)1.1.2涡流效应 (3)第2章硬件电路设计 (5)2.1系统组成 (5)2.2硬件电路功能描述 (5)2.2.1线圈振荡电路 (6)2.2.2数据采集电路 (7)2.2.3 A/D转换电路 (11)2.2.4系统控制单元 (14)2.2.5键盘控制电路 (15)2.2.6显示报警电路 (16)2.2.7电源电路 (17)2.3整机工作原理描述 (18)第3章系统软件设计 (19)3.1软件设计思想 (19)3.2数字滤波及算法说明 (20)3.3主程序流程图 (20)3.3.1键盘控制程序设计 (22)3.3.2数字滤波程序设计 (22)3.3.3显示与报警程序设计 (24)第4章主要技术指标分析 (25)4.1主要技术指标分析 (25)4.4.1工作频率 (25)4.4.2灵敏度分析 (25)4.4.3稳定性分析 (25)第5章仿真、调试结果及分析 (26)5.1 仿真、调试目的与内容 (26)5.2 仿真结果及分析 (26)5.3 试验总结 (28)第6章结论 (29)参考文献 (30)致谢 (31)附录1 电路原理图 (32)附录2 各模块程序清单 (33)前言金属探测器作为一种最重要的安全检查设备，己被广泛地应用于社会生活和工业生产的诸多领域。
比如在机场、大型运动会(如奥运会)、展览会等都用金属探测器来对过往人员进行安全检测,以排查行李、包裹及人体夹带的刀具、枪支、弹药等伤害性违禁金属物品;工业部门(包括手表、眼镜、金银首饰、电子等生产含有金属产品的工厂)也使用金属探测器对出入人员进行检测，以防止贵重金属材料的丢失;目前，就连考试也开始启用金属探测器来防止考生利用手机等工具进行作弊。
由此可见，金属探测器对工业生产及人身安全起着重要的作用。
而为了能够准确判定金属物品藏匿的位置，就需要金属探测器具有较高的检测精度。
目前，国外虽然已有较为完善的系列产品(如EIPaso、CeiaUSA、Ranger&Metoerx等厂商的产品)，但价格极其昂贵;国内传统的金属探测器则是利用模拟电路进行检测和控制的，其电路复杂，探测灵敏度低，且整个系统易受外界环境如温度、湿度、电焊等诸因素的干扰。
本文介绍的基于单片机控制的智能型金属探测器，采用灵敏度极高的线性霍尔元件作为传感器，感应由于金属出现引起的探测线圈周围磁场的变化，提高了检测精度;处理部件则采用AT89S52单片机作为检测和控制核心，对检测结果进行分析判断，有效地保证了检测原理的实施;此外，利用软件滤波的方法代替了传统探测器复杂的模拟电路器件，大大提高了系统的可靠性、灵敏度和抗干扰性。
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。
也可用于探测隐藏于墙内、护墙板内侧、空洞和土壤中的上述物品和其他金属物。
第1章分析探测金属的理论依据1.1理论描述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。
[1]1.1.1线圈介质条件的变化当金属物接近通电线圈时，将使通电线周围的磁场发生变化，如图1-1，图1-1对于半径为R的单匝圆形电感线圈，当其中通过交变电流I=Icos wt圈周m围空间产生交变磁场，根据毕奥一萨伐尔定律可计算线圈中心轴线上一点的磁感应t R x I R R x IR r IR dl r R r I dB dB B m r r x ωμμμμπμθπcos )(2)(224sin 2/322202/322232202+=+=====⎰⎰⎰(1-1) 其中，μ=μ0μr ，μ为介质的磁导率，μr 为相对磁导率，μ0为真空磁导率。
[2]对于紧密缠绕N 匝的线圈，线圈中心轴线上一点的磁感应强度则为：t B ωcos )R 2(x I R μN μ3/222m 2r 0+= (1-2)由公式(1-2)可知，当线圈有效探测范围内无金属物时，μr =1 (非金属的相对磁导率)，线圈中心磁感应强度B 保持不变，当线圈有效探测范围内出现铁磁性金属物时，μr 会变大，B 随之也会变大。
1.1.2涡流效应根据电磁理论，我们知道，当金属物体被置于变化的磁场中时，金属导体内就会产生自行闭合的感应电流，这就是金属的涡流效应。
涡流要产生附加的磁场，与外磁场方向相反，削弱外磁场的变化。
据此，将一交流正弦信号接入绕在骨架上的空心线圈上，流过线圈的电流会在周围产生交变磁场，当将金属靠近线圈时，金属产生的涡流磁场的去磁作用会削弱线圈磁场的变化。
金属的电导率σ越大，交变电流的频率越大，则涡电流强度越大，对原磁场的抑制作用越强。
通过以上分析可知，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〔包括抗磁体(如:金、银、铜、铅、锌等)和顺磁体(如锰、铬、钦等)〕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(如:铁、钻、镍) 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。
正是本着这样一个设计思路来构建系统的硬件电路。
第2章硬件电路设计2.1系统组成如图2-1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2-1 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2-2 线圈振荡电路原理图工作过程中，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。