基于AT89C51单片机控制的金属探测器系统的设计[毕业论文+电路图]

单片机毕业设计课题:基于AT89C51单片机控制的金属探测器系统的设计含毕业论文、电路图、英文文献翻译

基于AT89C51单片机控制的金属探测器系统的设计[毕业论文+电路图]

摘要

本文介绍的是基于单片机控制的金属探测器系统的设计过程和工作原理．这个系统是以AT89C51单片机为核心,首先由555定时器构成多谐振荡器产生脉冲信号送入探测线圈以形成交变磁场,然后经过线性霍尔器件UGN3503将磁场变化转换为电压信号的变化,经过放大电路和峰值检测电路,经数模转换之后输入到单片机中,由单片机对数据进行软件滤波之后,与基准值比较之后,判断是否存在金属和报警显示．系统的软件部分采用汇编语言编写，其中采用了软件滤波替代常用的硬件滤波电路，提高系统的抗干扰的能力．此外还对金属探测器的灵敏度和稳定性产生影响的因素进行探讨和分析．

本文首先在绪论中对课题的背景和意义作了简单介绍。在第二章论述系统设计的理论依据，传感器的相关的知识等总体设计过程．第三章着重描述了系统硬件电路设计包括各个模块的设计和功能以及整机的工作原理和工程描述,在第四章中介绍了软件的总体设计和子程序的编写。最后在结论中简单介绍了主要的设计指标和设计的体会和本设计的优缺点。

关键词：　 单片机，A/D转换，传感器，探测线圈

Abstract

This article introduces the design process and the working principle of a metal detector system which bases on the technology of one-chip computer This system is take the one-chip computer AT89C51 as a core. .First it produces the pulse signal by the multivibratorwhich is consisted of 555 timer and send in the detecting coil to form the alternating magnetic field, then it asopts UGN3503 linear half-effect as prode to the magnetic field change into the voltage signal change,after enlargement electric circuit and peak value examination electric circuit,the signal be treated to send into ADC0809 modulus converter change moduluses, then the digital signal after the modulus converter is changed is sent into AT89C51one-chip computers afterwards, after the digital filter, AT89C51one-chip computers afterwards compares the data to the reference voltage and judges whether to have detected the metal and alarm. The system software adopts the assembly language to be written, and use the software digital filter to substitute hardware filter circuit, enhancing the system ability of antijamming. In addition,this article also disscusses the influence factor to the metal detector sensitivity and the stability .
This article first has made the simple introduction in the introduction to the topic background and the significance. In second chapter it elaboration the theory basisof system design, the related knowledge of sensor and the system design processes.In third chapter it described the system hardware circuit design e including each module design and the function as well as the complete machine principle of work and the description of complete machine, the software system design and the subroutine compilation are introduced in the fourth chapter. Finally we introduces the main design target , the design experience and the advantage and disadvantage of the design.

Keywords：　technology of the one-chip computer , A/D change, sensor,search coil

目录

摘要
Abstract II

1. 绪论 4
1.1 引言 4
1.2 课题的背景和意义 4

2. 系统的总体概述 5
2.1 探测金属的理论依据 5
2.2 系统中传感器UGN3503简介 6

3. 系统硬件电路设计 11
3.1 中央处理器8051 11
3.2 硬件电路设计 14
3.2.1 线圈振荡电路 14
3.2.2 数据采集电路 15
3.2.3 模数转换电路 17
3.2.4显示报警电路 22
3.2.5 电源电路 22

4. 系统软件的设计 25
4.1 软件设计思想 25
4.2 数字滤波算法说明 25
4.3 系统主程序的功能 26
4.4 子程序的模块设计 28
5. 主要技术指标……………………………………………………………..31
5.1 工作频率………………………………………………………………31
5.2 灵敏度分析……………………………………………………………31
5.3 稳定性分析

结 论 32
致 谢 33
参考文献 34

1.绪论

1.1 引言

随着电子技术的进步，金属探测器从电子管，晶体管乃至集成电路，有了更新换代的发展，其应用敢为几乎扩大到各个领域，对工业生产和人身安全起着重要的作用。目前，随着科学技术的不断发展，犯罪分子和恐怖分子也利用高新技术制造新式的武器，爆炸物等。各个 国家也对安检阅越来越重视。

金属探测仪作为重要的安全检查设备，已被广泛的应用与社会的生产和生活的诸多领域，如大型的运动会，展览会，工业部门等。都用金属探测器来对过往的人员进行安检，以排查行李和包裹检查是否携带刀具，枪支，弹药等伤害性违禁金属物品；工业部门也使用金属探测器对工作人员检查，以防止贵重金属的丢失。

1．2 课题的背景和意义

目前，国外虽然已经有较为完善的系列产品，但价格及其昂贵国内传统的金属探测器利用模拟电路进行检测和控制的，其电路复杂，灵敏度低，且易受外界影响如温度，湿度，电焊等因素的影响。

本设计本着设计简单，致力于提高其灵敏度和可靠性，采用灵敏度高的霍尔元件作为传感器，感应由于金属出现引起的周围的磁场的变化，控制部件采用AT89C51作为监测和控制的核心，对结果进行分析和判断有效的保证了检测原理的实施，提高了检测精度，采用软件滤波的方法代替易受外界影响的模拟电路滤波提高了系统的可靠性和抗干扰的能力，作为手携式金属探测器，可以应用于海关，机场，车站，码头等的安全检查，也适用于探测隐藏于墙内，护板，土壤中上述物品等金属的探测和检查。

2.系统的总体

2．1探测金属的理论依据

（1）根据电磁感应的原理 当有金属靠近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，与外界的磁场的方向相反，削弱外磁场的变化。以将一通有正弦的信号接入空心线圈上，流过线圈的电流就会在周围产生交变磁场，当有金属靠近线圈时，金属就会产生涡流磁场的去磁作用会削弱线圈磁场的变化，金属的电导率越大，交变电流的频率越大，则涡电流的强度就大，对原磁场的抑制作用就越强