【30页】毕业论文：基于51单片机的智能型金属探测器设计文档

金属的电导率越大，交变电流的频率越大，则祸电流强度越大，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，较大，可以认为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金属探测器发展历史上的又次变革，原来单的磁场分布变成了现在相互叠和而又相对的多个磁场，再根据人体工程学原理把门体分为多个区段使之与人体相对应，相应的区段在金属探测门上形成相对的区域，这样金属探测门便拥有了报警定位功能。

本文研究的主要内容本文介绍的基于单片机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，有效地保证了检侧原理的实施此外，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单片机作为检测和控制核心，对本文研究的主要内容本文介绍的基于单片机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，感应由于金部分内容简介足安检的要求，安保人员需要的是种能准确判定金属物品藏匿位置的安检产品。

于是多区位金属探测技术孕育而生，它的诞生是金属探测器发展历史上的又次变革，原来单的磁场分布变成了现在相互叠和而又相对的多个磁场，再根据人体工程学原理把门体分为多个区段使之与人体相对应，相应的区段在金属探测门上形成相对的区域，这样金属探测门便拥有了报警定位功能。

本文研究的主要内容本文介绍的基于单片机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，有效地保证了检侧原理的实施此外，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的上述物品和金属物。

毕业论文设计第二章系统的总体设计系统设计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，当有金属靠近通电线圈平面附近时，将发生如下现象和效应图线圈介质条件的变化线圈介质条件的变化当金属物接近通电线圈时，将使通电线圈周围的磁场发生变化如图，对于半径为的单匝圆形电感线圈。

当其中通过交变电流时，线圈周围空间产生交变磁场，根据毕奥萨伐尔定律可计算出线圈中心轴线上点的磁感应强度为∫∫∫其中，为介质的，磁导率，为相对磁导率，为真空磁导率。

对于紧密缠绕匝的线圈，线圈中心轴线上点的磁感应强度则为由公式可知，当线圈有效探测范围内无金属物时，非金属的相对磁毕业论文设计导率，线圈中心磁感应强度保持不变，当线圈有效探测范围内出现铁磁性金属物时，会变大，随也会变大。

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，金属产生的祸流磁场的去磁作用会削弱线圈磁场的变化。

金属的电导率越大，交变电流的频率越大，则祸电流强度越大，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，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钴镍很大，也较大，可认为是既可导电又导磁的物质，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。

正是本着这样个设计思路来构建系统的硬件电路。

系统组成整个探测系统以位单片机作为控制核心，其硬件电路分为两个部分，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部分为控制电路。

系统结构块图系统工作原理毕业论文设计在工作过程中，由定时器构成的多谐振荡器产生个频率为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，固定在线圈中心的霍尔元件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。

在无金属的情况下，假设霍尔输出电压为，该电压信号很微弱，属即信号，经过放大电路放大，再通过峰值检波电路，得到响应的的峰值输出电压，以满足的量程，经转换后，将的数字量输入到单片机储存起来。

此后，以该电压信号作为基准电压，与转换器采集到的电压信号进行比较判断。

当探测线圈靠近金属物体时，由于电磁感应现象，会使探测电感值发生变化，从而使其周围的磁场发生变化，霍尔元件感应到该变化的磁场，并将其线性地转变成电压信号，该变化的电压经过放大电路峰值检波电路后，得到响应的的峰值输出电压，然后经转换后，输入到，由完成与基准电压的比较，二者比较得到个差值，此差值与预设的灵敏度再做比较。

当然，大小的设定决定着系统精度的高低。

若，就确定为探测金属，输出口输出信号驱动发光二极管发光报警，同时控制蜂鸣器发出声响，进行声音报警。

毕业论文设计第三章硬件电路设计系统组成框图硬件控制电路包括两个部分，部分线圈振荡电路，包括多谐振荡电路放大电路和探测线圈另部分控制电路包括，型线性霍尔元件可编程放大电路峰值检波电路模数转换器单片机显示电路声音报警电路及电源电路等。

系统组成框图电路具体介绍毕业论文设计图电路原理图线圈振荡电路毕业论文设计同时用作波特率发生器和时钟产生。

不过，波特率和输出时钟频率相互并不，它们都依赖于和。

的跳变会引起中的置位。

像样，也会引起中断。

自动重载当定时器工作于位自动重载模式，可对其编程实现向上计数或向下计数。

中断有个中断源两个外部中断和，三个定时中断定时器和个串行中断。

每个中断源都可以通过置位或清除特殊寄存器中的相关中断允许控制位分别使得中断源有效或无效。

还包括个中断允许总控制位，它能次禁止所有中断。

位是不可用的。

对于，位也是不能用的。

用户软件不应给这些位写。

它们为系列新产品预留。

定时器可以被寄存器中的和的逻辑触发。

程序进入中断服务后，这些标志位都可以由硬件清。

实际上，中断服务程序必须判定是否是或激活中断，标志位也必须由软件清。

定时器和定时器标志位和在计数溢出的那个周期的被置位。

它们的值直到下个周期被电路捕捉下来。

然而，定时器的标志位在计数溢出的那个周期的被置位，在同个周期被电路捕捉下来。

晶振特性单片机有个用于构成内部振荡器的反相放大器，和分别是放大器的输入输出端。

石英晶体和陶瓷谐振器都可以用来起构成自激振荡器。

从外部时钟源驱动器件的话，可以不接，而从接入。

由于外部时钟信号经过二分频触发后作为外部时钟电路输入的，所以对外部时钟信号的占空比没有其它要求，最长低电平持续时间和最少高电平持续时间等还是要符合要求的。

毕业论文设计空闲模式在空闲工作模式下，处于睡眠状态，而所有片上外部设备保持激活状态。

这种状态可以通过软件产生。

在这种状态下，片上和特殊功能寄存器的内容保持不变。

空闲模式可以被任个中断或硬件复位终止。

由硬件复位终止空闲模式只需两个机器周期有效复位信号，在这种情况下，片上硬件禁止访问内部，而可以访问端口引脚。

空闲模式被硬件复位终止后，为了防止预想不到的写端口，激活空闲模式的那条指令的下条指令不应该是写端口或外部存储器。

掉电模式在掉电模式下，晶振停止工作，激活掉电模式的指令是最后条执行指令。

片上和特殊功能寄存器保持原值，直到掉电模式终止。

掉电模式可以通过硬件复位和外部中断退出。

复位重新定义了的值，但不改变片上的值。

在未恢复到正常工作电压时，硬件复位不能无效，并且应保持足够长的时间以使晶振重新工作和初始化。

显示告警电路旦发现金属出现。

则被测物理量超限由单片机口的控制发光二极管进行光报警的同时，还触发无源蜂鸣器用声报警提醒检测人员注意，进行必要的定位搜身检查。

电源电路电源供电由电池和板内稳压电源组成。

电源板采用三端稳压集成电路块为板内元器件供电。

三端正稳压器具有内部过流热过载和输出晶体管安全区保护功能，可将的输入电压转换为电压，最大输出电流，保证板内定时器等芯片和元件可靠地工作。

第四章系统软件设计软件算法软件是系统的灵魂，整个系统的软件包括主程序个外部中断服务程序数毕业论文设计字滤波程序比较判断子程序及发光报警等若干个子程序。

软件采用汇编语言编写，并采用模块化设计，使程序结构清晰，便于今后进步扩展系统的功能。

主程序初始化以后置位的中断控制位，使开放中断。

然后通过检测中的中的数值的值来判断是否采集基准电压，如果未采集过，则启动对通道的模拟输入量进行转换。

在电路设计中，与是采用中断方式连接的，