恒流电磁探测信号设计【字数：8539】
指导教师 高先昂 摘 要本文设计了基于HT66F018单片机的恒流电磁探测信号系统，该系统主要由探测接收模块、LM339四路差动比较器、HT66F018单片机控制模块以及LED与蜂鸣器组成的显示模块共同组成。其中探测接收模块由LC振荡器与14069反相器共同组成实现信号的接收。采用四路差动比较器可以检测到不同幅度下的电压，该设计实现了三个档位的电压变化，并通过与LED显示模块的结合，达到强弱的显示效果。此设计可有效地实现判断及显示出电磁信号的强弱，达到实时的电磁变化测量的作用。可应用于对生活中易走失物，如小孩、宠物的监控。
Key words:HT66F018 Single chip microcomputer;LM339 fourchannel differential Comparators;Electromagnetic change measurement;LED and buzzer sound and light display module 目录
第一章 绪论 1
1.1研究背景及意义 1
1.2国内外发展现状 1
1.3本文研究方案 2
第二章 系统的硬件设计 3
2.1系统的总体设计思路 3
2.2元器件与方案的研究对比 3
第三章 系统的软件设计 10
第四章 系统的测试与结果分析 12
4.1测试方法与仪器 12
4.2测试结果分析 12
4.3实物测试 13
第五章 总结与展望 14
2.1总结 14
2.2展望 14
结束语 15
致 谢 16
参考文献 17
附录 18
绪论
1.1研究背景及意义
随着科学技术的发展，人们开始对空间领域进行探索与研究，对于以往达不到的高空，深海，穷山僻壤，在恒流电磁的探测下，都能捕捉到目标事物的位置，这在全世界是一种发展性的技术，无论是对资源的开采，还是对人类救援实施的精准度，都有着至关重要的作用。
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
在未来的几十年中，城市的合理性规划将会越来越普遍，而为了避免很多不必要的的损失以及节省众多资源，就可以通过电磁法探测到地下电缆的位置，这对于城市信号的布局，特别是在以后的地下车库还有地铁的建造，有着至关重要的帮助。近年来，走失的老人、孩子，甚至是家养的宠物越来越多，但这完全在城市建设的几十年后完全避免。可在一定区域内设置电磁信号感应围栏，无论是设在地下还是空间内，一旦配有防止走丢手环的人靠近圈，手环便会接收到由电子围栏发射出来的电磁信号，监护人便能立马得知并清楚的知晓手环的位置。所以在未来，电磁技术在人们的生活中扮演着重要的角色，对构建城市的和谐发展也不可缺失。
1.2国内外发展现状
随着我国国力的增强，在电磁探测发面有着质的飞跃，在2017年12月的时候，武汉的中国地质大学、湖北省科技厅、中国地震局地震研究所这些单位的专家组成了一个验收组，他们大地电磁探测仪[1]进行了验收，而这项具有标志性的仪器是有中船重工第722研究所所研发出来的。这一项仪器的验收标志着我国与国际先进大地电磁探测系统[2]的技术差距越来越小，也结束了长久以来国外相应的公司对我国市场的独领，这让国内的用户有了更多的选择。而且中国之前在大地电磁探测这一技术方面一直依赖于国外的引进，这次的验收成功也让此状态得以改变，国产大地电磁探测系统这一块产业链开始向前发展。
而近年来，国外则是将电磁技术应用于民生，原本早期澳洲应用于畜牧的电子围栏开始在上世纪90年代中后期应用于社会公共安全警报。国外又研制出一款智能型电子围栏[3]，这款产品的强大之处就在于用户可以按照情况自己去调节输出的电压和改变高低压模式，更为高级的是还可以做到通过手机去远程调控，这一产品对小区别墅的安全起着至关重要的作用，于是小区开始提供便捷的条件，以便此产品大规模的应用于人们的生活中。
1.3本文研究方案
本系统的控制核心是使用HT66F018单片机，利用LM339四路差动比较器中的三个输入口外接两两并联的电阻，就能检测到三个电压段，即三个档位。之后再利用HT66F018单片机中的三个IO口去接收之后输出，在蜂鸣器与LED显示灯组合模块里以声光形式表现出来，这也就是信号执行模块阶段。而在此之前需经过电磁探测接收电路[4]，采用LC振荡器接收电磁信号，再采用14069六反相器与电容的组成电路，耦合放大输出频率信号，最后通过线性波形变换电路积分电路，转为脉冲信号。
系统的硬件设计
2.1系统的总体设计思路
采用LC振荡器接收到发送过来的电磁信号，之后采用14069六反相器将信号反向放大，电容输出频率信号（此处为交流信号），此板块视为接收模块，之后以名为NET1的积分电路连接到信号处理模块。在信号处理模块中，采用LM339四路差动比较器接收不同幅值的电压，传输到HT66F018单片机中，最后在蜂鸣器与LED灯组成的声光模块中显示出所测电磁信号的强弱，按下开关，绿灯亮表示电路导通，若为红灯闪烁强烈并且蜂鸣器声大，则为电磁信号强的表现，若为红灯闪烁频率慢并蜂鸣器声小，则为电磁信号弱的表现。
2.2元器件与方案的研究对比
首先按照信号接收部分设计的原理图如图21所示
/
图21 信号接收电路图
一开始使用常用的LC振荡器的方式接收到由发送端发来的信号频率，如图22所示，因为LC振荡器构造起来的电路比较容易[5]，只需将电容与电感相并联，或者将电感改成自制线圈也可以，并且这一方法去修改起来也是十分的容易，通过串并联来修改电容大小，就可以修改接受的频率范围，所以它还有一个特点就是可以接受较高频率的范围，通过减小电容就行。并且成本还很低，无需太多昂贵元器件的组成。对于输出的结果来讲，可以很容易的就得到正弦波和可调频率，所以使用LC振荡电路。但它的缺点则是频率并不会成为一个理想值，它会因为电路的原因幅度会有变化，不会产生某个固定值，并且温漂时漂都比较大/
Key words:HT66F018 Single chip microcomputer;LM339 fourchannel differential Comparators;Electromagnetic change measurement;LED and buzzer sound and light display module 目录
第一章 绪论 1
1.1研究背景及意义 1
1.2国内外发展现状 1
1.3本文研究方案 2
第二章 系统的硬件设计 3
2.1系统的总体设计思路 3
2.2元器件与方案的研究对比 3
第三章 系统的软件设计 10
第四章 系统的测试与结果分析 12
4.1测试方法与仪器 12
4.2测试结果分析 12
4.3实物测试 13
第五章 总结与展望 14
2.1总结 14
2.2展望 14
结束语 15
致 谢 16
参考文献 17
附录 18
绪论
1.1研究背景及意义
随着科学技术的发展，人们开始对空间领域进行探索与研究，对于以往达不到的高空，深海，穷山僻壤，在恒流电磁的探测下，都能捕捉到目标事物的位置，这在全世界是一种发展性的技术，无论是对资源的开采，还是对人类救援实施的精准度，都有着至关重要的作用。
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
在未来的几十年中，城市的合理性规划将会越来越普遍，而为了避免很多不必要的的损失以及节省众多资源，就可以通过电磁法探测到地下电缆的位置，这对于城市信号的布局，特别是在以后的地下车库还有地铁的建造，有着至关重要的帮助。近年来，走失的老人、孩子，甚至是家养的宠物越来越多，但这完全在城市建设的几十年后完全避免。可在一定区域内设置电磁信号感应围栏，无论是设在地下还是空间内，一旦配有防止走丢手环的人靠近圈，手环便会接收到由电子围栏发射出来的电磁信号，监护人便能立马得知并清楚的知晓手环的位置。所以在未来，电磁技术在人们的生活中扮演着重要的角色，对构建城市的和谐发展也不可缺失。
1.2国内外发展现状
随着我国国力的增强，在电磁探测发面有着质的飞跃，在2017年12月的时候，武汉的中国地质大学、湖北省科技厅、中国地震局地震研究所这些单位的专家组成了一个验收组，他们大地电磁探测仪[1]进行了验收，而这项具有标志性的仪器是有中船重工第722研究所所研发出来的。这一项仪器的验收标志着我国与国际先进大地电磁探测系统[2]的技术差距越来越小，也结束了长久以来国外相应的公司对我国市场的独领，这让国内的用户有了更多的选择。而且中国之前在大地电磁探测这一技术方面一直依赖于国外的引进，这次的验收成功也让此状态得以改变，国产大地电磁探测系统这一块产业链开始向前发展。
而近年来，国外则是将电磁技术应用于民生，原本早期澳洲应用于畜牧的电子围栏开始在上世纪90年代中后期应用于社会公共安全警报。国外又研制出一款智能型电子围栏[3]，这款产品的强大之处就在于用户可以按照情况自己去调节输出的电压和改变高低压模式，更为高级的是还可以做到通过手机去远程调控，这一产品对小区别墅的安全起着至关重要的作用，于是小区开始提供便捷的条件，以便此产品大规模的应用于人们的生活中。
1.3本文研究方案
本系统的控制核心是使用HT66F018单片机，利用LM339四路差动比较器中的三个输入口外接两两并联的电阻，就能检测到三个电压段，即三个档位。之后再利用HT66F018单片机中的三个IO口去接收之后输出，在蜂鸣器与LED显示灯组合模块里以声光形式表现出来，这也就是信号执行模块阶段。而在此之前需经过电磁探测接收电路[4]，采用LC振荡器接收电磁信号，再采用14069六反相器与电容的组成电路，耦合放大输出频率信号，最后通过线性波形变换电路积分电路，转为脉冲信号。
系统的硬件设计
2.1系统的总体设计思路
采用LC振荡器接收到发送过来的电磁信号，之后采用14069六反相器将信号反向放大，电容输出频率信号（此处为交流信号），此板块视为接收模块，之后以名为NET1的积分电路连接到信号处理模块。在信号处理模块中，采用LM339四路差动比较器接收不同幅值的电压，传输到HT66F018单片机中，最后在蜂鸣器与LED灯组成的声光模块中显示出所测电磁信号的强弱，按下开关，绿灯亮表示电路导通，若为红灯闪烁强烈并且蜂鸣器声大，则为电磁信号强的表现，若为红灯闪烁频率慢并蜂鸣器声小，则为电磁信号弱的表现。
2.2元器件与方案的研究对比
首先按照信号接收部分设计的原理图如图21所示
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图21 信号接收电路图
一开始使用常用的LC振荡器的方式接收到由发送端发来的信号频率，如图22所示，因为LC振荡器构造起来的电路比较容易[5]，只需将电容与电感相并联，或者将电感改成自制线圈也可以，并且这一方法去修改起来也是十分的容易，通过串并联来修改电容大小，就可以修改接受的频率范围，所以它还有一个特点就是可以接受较高频率的范围，通过减小电容就行。并且成本还很低，无需太多昂贵元器件的组成。对于输出的结果来讲，可以很容易的就得到正弦波和可调频率，所以使用LC振荡电路。但它的缺点则是频率并不会成为一个理想值，它会因为电路的原因幅度会有变化，不会产生某个固定值，并且温漂时漂都比较大/
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