单片机的金属探测器设计
本课题研究了一款以51单片机芯片STC89S52为基础控制核心的便携式金属探测设备。本设计选取拥有超高灵敏性能的线性霍尔元件UGN3505当成主要传感器, 因为金属物品的出现肯定会导致探测线圈四周的磁场强度发生变化，这就大大的提高了对金属物质的探询精度；处理部件就是运用51单片机STC89S52作为控制和检测的中心，对探询到的信息进行分析判定。用LCD1602液晶屏做数据显示显示，采用LED等和蜂鸣器做声光报警，可以直观的显示检测结果。
在信号降噪方面采取了算术平均的数字滤波方式，有效的避免了采用硬件滤波会导致的电子电路复杂以及成本上升的问题，而且还能够提升对信号采集的准确度。
关键词 金属探测器，单片机，UGN3503
目 录
1.引言 1
2.系统核心芯片介绍 3
2.1 单片机AT89S52简介 3
2.2数模转换芯片ADC0809简介 6
3.金属探测器软件部分的设计 12
3.1 系统结构图及总流程图 12
3.2 主程序模块 13
4．程序调试与仿真 20
5．总结 25
致谢 26
参考文献 27
附录一 硬件仿真原理图 28
附录二 软件C语言程序 29
1 引言
金属探测器的发明最直接的目的就为了检测金属物质的存在。它能够检测出旅客或者被检测人随身携带的行李包裹或者其他物件里面是否存在违禁物品，包括武器弹药，或者是对安全存在隐患的电子元器件，刀具等等金属物质。金属探测器作为一个效率高，性能好的安全设备，被广泛应用于考场防作弊、工厂防盗、车站等场所等安全检查。
近年来反恐防暴已经是国际社会日益关注的重要议题，全社 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
会的“安全防范意识已经提升到了一个新的高度。这几年国内的爆恐事件接连发生例如“昆明火车站暴力恐怖袭击”、“乌鲁木齐爆炸案”，引起了及其恶劣的社会影响也威胁危害了人们的生产生活的安全。对于公共场所例如车站，机场，学校等公共场所的安全检查需要愈加重视。但是此时粗重笨拙的金属探测仪器门已然不能够满足全部安全检查需求，安全检查人员应当全面准确的判定违禁物品所藏的地点。需要全方面的进行检查，利用金属探测仪进行地面排查，手持金属探测器进行人员身体检查，充分利用一系列的金属探测仪器和设备，可以做到灵活机动的做好安全检查检工作保障人员财物的安全。
此外随着通信技术的发展，高考、国考等重大考试场所频繁出现采用高科技通讯技术进行的舞弊现象。国务院为了杜绝考场利用高科技通讯技术进行作弊的行为，在早前就明文发布了《单位内部治安保卫条例》。作为监考人员，利用金属探测器一类的安保措施是由该条例赋予的一项权利。它也已经作为一项常规的防作弊措施被载入到我国现行的考试监考制度中。
由此可见，金属探测器已经发挥着愈来愈重要的作用。到现在，市场上已经有了比较齐全的金属探测器系列产品，按照设计原理能够分为三大类：Micro Wave检测型，X ray检波器，电磁感应型。应用在安全检查意外，金属探测器还被应用在多个方面。在考古挖掘领域，可以用来探测埋藏在地下的墓穴的位置，找到在古墓中的首饰金银财宝等金属制品；在军事方面，可用于探测金属材质的炸弹；在管道制造领域，可以被用探测在地下埋藏的管道管线；还有可以用来在线监测，例如用来去掉食品，饮料，棉絮产线中混入的金属杂质等。
若对金属探测器按照功能进行分类，可以为5类：
一、便携式金属探测仪：顾名思义，精巧的设计使其重量轻气体小，可以随身携带。对于这样方便随身携带的金属探测仪来说最最常用的地方应该就是安全检查了。
二、平板式金属探测器，经常被用来协助纺织行业搜查其布料中有没有存在金属制品，与此同时还具备保护流水线下游的裁剪道具等贵重的设备。
三、管道式、输送式、下落式金属探测器等其他类型。
除此之外，还有多种类别，鉴于不常使用就不一一介绍。需要注意的是，不管是什么类型的金属探测器其主要作用就是用来检测金属物质。
金属探测器的小型化和智能化给人们在安检防护工作带来了极大的便利。而且随着金属探测器的智能化操作，其还可以被用作开展普及我国亲少年科普活动和国防教育的用具，也不失为寓教于乐的娱乐玩具。特别是近年来，欧洲和美国将金属探测器作为一种大范围普及项目，金属探测发展成为一个新的户外运动类型，逐渐掀起“人人考古”的势头。
关于本课题的设计可有两个方案供选择，一是采用硬件的数字电路设计，二则采用单片机为核心倘设计。若运用数字电路来完成，那样设计出来的电子电路相对繁琐，况且需要至少十来片数字集成模块，但是因为数字电路需要数量众多的功能模块相互配合才能实现，而且硬件的焊接复杂，成本也随之上升。因此采用第二种方案即选择51单片机作为控制和计算核心，通过软件程序算法的编译来实现。如此一来就相当大的程度上降低了硬件电子电路设计的复杂程度，而且因为可编程模块的逐渐的高层次集成化，其设计成本也有一定的下落。现如今的年代，可编程的应用技术得到了快速更迭进步，统观当今每个科学技术范围，比方说从计算机的数据通讯与网络通讯传输，到导弹的导航飞行测控设备，到工业一体化智能化过程中流水线的实时监测控制和数据处理，到飞机上各种仪器装置的管理，还有日常生活中大量采用的各种类型智能信息卡、遥控电子产品等，以上方面都采用单片机应用技术。单片机的个头小，制作花费低，性能强而全，普遍的被采用在自动化产业和工业智能化上。
本课题的研究是一款便携式金属探测器，它把51单片机STC89S52当成控制和计算核心。本设计选取拥有超高灵敏性能的线性霍尔元件UGN3505当成主要传感器，因为金属物品的出现肯定会导致探测线圈四周的磁场强度发生变化，这就大大的提高了对金属物质的探询精度；将STC89S52作为核心的处理部件来进行控制和计算，对探询到的信息进行分析判定；LCD1602液晶屏做的数据表明，使用LED和蜂鸣器进行声、光报警，结果直观的显示。此外，将传统设计中运用的复杂的模拟电路器件由数字滤波算法替代，既提高了系统的灵敏度、可靠性又提高了设备的抗干扰性，还能够提高探测的精确度。
2 系统核心芯片介绍
2.1 单片机STC89S2简介
2.1.1 芯片主要性能
STC89S52芯片是一个 8位CMOS单片机，它拥有高性能,低功耗的特点，芯片选取ATMEL公司研制的较难失性、高密度的储存技术制作生产，芯片内部拥有8k Bytes ISP(In-system programmable)的储存空间能够一直擦烧达到至少1000次的Flash能编程能读程序的储存器，可以做到兼容80C51的引脚布局以及合格的 MCS-51指令系统，在它的芯片里集成了ISP Flash存储单元以及一个8位的可共用CPU(中央处理器)，所以性能卓越的单片机器STC89S52能够给类别多样的嵌入式自动化应用平台奉送优越性价比的解决方案。
STC89S52芯片具备着以下特征：看门狗（WDT）电路，中断优先级5个,中断嵌套中断2层，16位的可编程定时计数器2个, 外部双向输入/输出(I/O口)32个，Flash芯片里程序储存器(ROM) 8k Bytes，随机存取数据储存器（RAM）256 bytes，独立引脚40个，全双工串行通信口2个，1片内时钟振荡器。
P1.0
T2（计数/定时器 T2的外部计数输入），时钟输入
P1.1
T2EX(计数/定时器 T2的捕捉/重载触发信号和控制方向)
1.引言 1
2.系统核心芯片介绍 3
2.1 单片机AT89S52简介 3
2.2数模转换芯片ADC0809简介 6
3.金属探测器软件部分的设计 12
3.1 系统结构图及总流程图 12
3.2 主程序模块 13
4．程序调试与仿真 20
5．总结 25
致谢 26
参考文献 27
附录一 硬件仿真原理图 28
附录二 软件C语言程序 29
1 引言
金属探测器的发明最直接的目的就为了检测金属物质的存在。它能够检测出旅客或者被检测人随身携带的行李包裹或者其他物件里面是否存在违禁物品，包括武器弹药，或者是对安全存在隐患的电子元器件，刀具等等金属物质。金属探测器作为一个效率高，性能好的安全设备，被广泛应用于考场防作弊、工厂防盗、车站等场所等安全检查。
近年来反恐防暴已经是国际社会日益关注的重要议题，全社 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
会的“安全防范意识已经提升到了一个新的高度。这几年国内的爆恐事件接连发生例如“昆明火车站暴力恐怖袭击”、“乌鲁木齐爆炸案”，引起了及其恶劣的社会影响也威胁危害了人们的生产生活的安全。对于公共场所例如车站，机场，学校等公共场所的安全检查需要愈加重视。但是此时粗重笨拙的金属探测仪器门已然不能够满足全部安全检查需求，安全检查人员应当全面准确的判定违禁物品所藏的地点。需要全方面的进行检查，利用金属探测仪进行地面排查，手持金属探测器进行人员身体检查，充分利用一系列的金属探测仪器和设备，可以做到灵活机动的做好安全检查检工作保障人员财物的安全。
此外随着通信技术的发展，高考、国考等重大考试场所频繁出现采用高科技通讯技术进行的舞弊现象。国务院为了杜绝考场利用高科技通讯技术进行作弊的行为，在早前就明文发布了《单位内部治安保卫条例》。作为监考人员，利用金属探测器一类的安保措施是由该条例赋予的一项权利。它也已经作为一项常规的防作弊措施被载入到我国现行的考试监考制度中。
由此可见，金属探测器已经发挥着愈来愈重要的作用。到现在，市场上已经有了比较齐全的金属探测器系列产品，按照设计原理能够分为三大类：Micro Wave检测型，X ray检波器，电磁感应型。应用在安全检查意外，金属探测器还被应用在多个方面。在考古挖掘领域，可以用来探测埋藏在地下的墓穴的位置，找到在古墓中的首饰金银财宝等金属制品；在军事方面，可用于探测金属材质的炸弹；在管道制造领域，可以被用探测在地下埋藏的管道管线；还有可以用来在线监测，例如用来去掉食品，饮料，棉絮产线中混入的金属杂质等。
若对金属探测器按照功能进行分类，可以为5类：
一、便携式金属探测仪：顾名思义，精巧的设计使其重量轻气体小，可以随身携带。对于这样方便随身携带的金属探测仪来说最最常用的地方应该就是安全检查了。
二、平板式金属探测器，经常被用来协助纺织行业搜查其布料中有没有存在金属制品，与此同时还具备保护流水线下游的裁剪道具等贵重的设备。
三、管道式、输送式、下落式金属探测器等其他类型。
除此之外，还有多种类别，鉴于不常使用就不一一介绍。需要注意的是，不管是什么类型的金属探测器其主要作用就是用来检测金属物质。
金属探测器的小型化和智能化给人们在安检防护工作带来了极大的便利。而且随着金属探测器的智能化操作，其还可以被用作开展普及我国亲少年科普活动和国防教育的用具，也不失为寓教于乐的娱乐玩具。特别是近年来，欧洲和美国将金属探测器作为一种大范围普及项目，金属探测发展成为一个新的户外运动类型，逐渐掀起“人人考古”的势头。
关于本课题的设计可有两个方案供选择，一是采用硬件的数字电路设计，二则采用单片机为核心倘设计。若运用数字电路来完成，那样设计出来的电子电路相对繁琐，况且需要至少十来片数字集成模块，但是因为数字电路需要数量众多的功能模块相互配合才能实现，而且硬件的焊接复杂，成本也随之上升。因此采用第二种方案即选择51单片机作为控制和计算核心，通过软件程序算法的编译来实现。如此一来就相当大的程度上降低了硬件电子电路设计的复杂程度，而且因为可编程模块的逐渐的高层次集成化，其设计成本也有一定的下落。现如今的年代，可编程的应用技术得到了快速更迭进步，统观当今每个科学技术范围，比方说从计算机的数据通讯与网络通讯传输，到导弹的导航飞行测控设备，到工业一体化智能化过程中流水线的实时监测控制和数据处理，到飞机上各种仪器装置的管理，还有日常生活中大量采用的各种类型智能信息卡、遥控电子产品等，以上方面都采用单片机应用技术。单片机的个头小，制作花费低，性能强而全，普遍的被采用在自动化产业和工业智能化上。
本课题的研究是一款便携式金属探测器，它把51单片机STC89S52当成控制和计算核心。本设计选取拥有超高灵敏性能的线性霍尔元件UGN3505当成主要传感器，因为金属物品的出现肯定会导致探测线圈四周的磁场强度发生变化，这就大大的提高了对金属物质的探询精度；将STC89S52作为核心的处理部件来进行控制和计算，对探询到的信息进行分析判定；LCD1602液晶屏做的数据表明，使用LED和蜂鸣器进行声、光报警，结果直观的显示。此外，将传统设计中运用的复杂的模拟电路器件由数字滤波算法替代，既提高了系统的灵敏度、可靠性又提高了设备的抗干扰性，还能够提高探测的精确度。
2 系统核心芯片介绍
2.1 单片机STC89S2简介
2.1.1 芯片主要性能
STC89S52芯片是一个 8位CMOS单片机，它拥有高性能,低功耗的特点，芯片选取ATMEL公司研制的较难失性、高密度的储存技术制作生产，芯片内部拥有8k Bytes ISP(In-system programmable)的储存空间能够一直擦烧达到至少1000次的Flash能编程能读程序的储存器，可以做到兼容80C51的引脚布局以及合格的 MCS-51指令系统，在它的芯片里集成了ISP Flash存储单元以及一个8位的可共用CPU(中央处理器)，所以性能卓越的单片机器STC89S52能够给类别多样的嵌入式自动化应用平台奉送优越性价比的解决方案。
STC89S52芯片具备着以下特征：看门狗（WDT）电路，中断优先级5个,中断嵌套中断2层，16位的可编程定时计数器2个, 外部双向输入/输出(I/O口)32个，Flash芯片里程序储存器(ROM) 8k Bytes，随机存取数据储存器（RAM）256 bytes，独立引脚40个，全双工串行通信口2个，1片内时钟振荡器。
P1.0
T2（计数/定时器 T2的外部计数输入），时钟输入
P1.1
T2EX(计数/定时器 T2的捕捉/重载触发信号和控制方向)
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