基于单片机的金属探测器设计与实现

admin

技术：单片机、C语言等
摘要：
金属探测器是专门用来探测金属的仪器，广泛应用于工业生产、安检、娱乐等领域。采用新的原理，设计一个基于单片机的手持金属探测器，利用其检测人们随身携带的金属物品，如小刀、钢笔，甚至可以检测到香烟盒的铝薄。可随身携带，使用方便。
本文设计的金属探测是根据电磁感应原理制成的，将一金属置于变化的磁场当中时，根据电磁感应原理就会在金属内部产生涡流，涡流产生的磁场反过来又影响原磁场，这种变化可以转换为频率和幅值的变化，供相关电路进行检测。
由电容三点式振荡电路产生正弦波，对其放大和整形后，送入单片机，由单片机探测它频率的变化。当遇见金属时由于电磁感应原理原先建立起来的振荡将受到影响，频率将发生变化，单片机探测到这种变化后进行报警。
本文的金属探测器设计了接口，可以和外围的系统进行通讯，实现了与AT89S52管理的液晶显示及键盘组成的外围数据处理与显示模块的通信。对前端探测到的数据进行再处理和分析，并将结果显示在液晶屏幕上，并可以通过键盘对前端的探测精度进行设置。
本文完成了系统总体框架的设计，完成了硬件和软件的设计和联合调试。实验证明原理的应用，探测器的设计和制作是成功的，硬件线路设计和加工完好，软件编制正确，完成了操作功能。探测器具有稳定可靠的性能，待制作工艺改进后适于野外、户内和特殊场所的应用，具有应用价值、经济效益和社会效益。

关键词：金属探测；电磁感应原理；单片机；涡流；振荡电路

目录：
1  绪  论    1
1.1 研究背景与研究意义    1
1.1.1发展过程    1
1.1.2 研究意义    2
1.1.3主要应用场所    2
1.2研究现状    3
1.3 主要研究内容及成果特色    5
1.3.1 主要研究内容    5
1.3.2 成果特色    5
1.4 论文结构安排    6
2 总体设计    7
2.1 探测金属的理论依据    7
2.2 传感器原理    8
2.2.1 电涡流式传感器的工作原理?    8
2.2.2 基本特性    9
2.2.3 电涡流形成范围    10
2.2.4 低频透射式涡流厚度传感器?    12
2.3 基本原理    12
2.3.1 差拍式检测电路    12
2.3.2 自激感应式检测电路    13
2.3.3 耗能式(功率吸收式)检测电路    14
2.4 基于单片机的金属探测器的设计方案    15
2.5 同类产品比较    16
2.5.1 MD—898K金属探测器    16
2.5.2 基于霍尔器件的数字金属探测器    16
2.6 系统设计    18
2.6.1 硬件电路设计    18
2.6.2 软件结构设计    19
3 硬件单元电路设计    21
3.1 振荡电路设计    21
3.2 放大电路和脉冲变换电路    22
3.3 单片机系统    23
3.4 外围设置与显示系统    24
4 软件模块设计    29
4.1 前端软件设计    29
4.2 外围数据处理与显示模块设计    32
5 实现与性能分析    35
5.1 硬件电路焊接与调试    35
5.1.1 振荡电路的焊接与调试    35
5.1.2 放大电路与脉冲转换电路的焊接与调试    36
5.1.3 单片机系统的焊接与调试    37
5.1.4 外围数据处理与显示模块的焊接与调试    38
5.2 软件模块的调试与集成    40
5.2.1 前端金属探测模块的调试与集成    40
5.2.2 外围数据处理与显示模块的调试与集成    42
5.3 系统性能分析    44
5.3.1 基准频率测定方法的优缺点分析    44
5.3.2 金属探测的精度    44
5.3.3 金属探测的功能测试    45
6 结论与展望    47
6.1 结  论    47
6.2未来工作展望    48
致  谢    49
参考文献    50
附  录    52
附录一  系统实物图    52
附录二  系统总体电路图    54
附录三  防抖动键盘处理源程序    56
附录四  前端金属探测部分源程序    59
附录五  外围金属探测精度设置源程序    64

论文字数：30244
包含资料：


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