小型金属智能探测器【字数：8885】
摘 要本课题设计了一款金属智能探测器系统，采用了自上而下的设计方法，将整个金属智能探测器系统软硬件电路划分为LCD1602液晶显示电路、ADC0832模数转换电路、报警电路和转速测量电路等，在主控核心方案的选择方面则使用了AT89C52单片机作为控制器，使用了C语言编写了用于控制AT89C52单片机的程序代码，经过KEIL软件编译生成HEX目标文件后烧录到主控芯片中，通过其GPIO管脚对LCD1602显示器、ADC0832模数转换器、有源蜂鸣器和霍尔传感器的驱动，实现了对金属材料和物品进行探测、液晶显示以及报警提示等功能。经过了多次的实验验证，本系统表现出了稳定的工作状态。
目录
一、 引言
（一） 金属智能探测器的发展背景
（二） 金属智能探测器的国内外发展现状
（三） 本文主要研究内容
二、 金属智能探测器的方案设计
三、 系统硬件设计
（一） 金属智能探测器主控电路设计
（二） 线圈探头简介
（三） 磁场测量电路设计
（四） 液晶屏显示电路设计
（五） 检测成功提示电路设计
四、 系统软件设计
（一） 金属智能探测器的主程序流程设计
（二） 液晶驱动子程序流程设计
（三） A/D子程序设计
（四） 有源蜂鸣器子程序设计
总结
参考文献
致 谢
附录一 原理图
附录二 PCB图
附录三 元件列表
附录四 程序
附录五 实物仿真实验说明27
引言
金属智能探测器的发展背景
本课题将要设计的这款金属智能探测器系统是在大学期间所学的专业知识基础上，结合了这种控制系统目前研究现状，而设计的一款较为新型的单片机控制系统，本课题不但对这类相关系统的发展过程和研究现状进行了详细的调研，更将这种系统所存在的普遍优点和缺点进行了归纳总结。
目前市面上大多数金属智能探测器系统都是以单片机等高性能微处理器作为主控核心并外将部的输入信号 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
通过高精度传感器模块采集进来，随后通过高性能运算模块进行高速的运算处理，实现控制结果的输出，大多数相关系统都是以单片机或者PLC以及LCD1602点阵屏幕、ADC0832转换器、有源蜂鸣器和型霍尔传感器，本课题将以AT89C52单片机来作为主控。对金属智能探测器系统从最开始的简易型到如今的智能型的整个发展历程进行整理后可以看出，金属智能探测器系统内部需要结合多种科学技术和学科，首先对于其内部的主控核心来说，目前中高端的金属智能探测器系统要想实现更为智能的功能，必须在电路内部植入32位的以ARM等内核作为CPU的微处理器芯片，只有这类内核才能够完成高速的数据处理。查阅了近几年市面上多数金属智能探测器系统产品的资料，将每种产品的优点和缺点都进行归纳总结，可以发现这类系统的优点主要表现为内部采用了单片机等微处理器芯片作为了主控，产品研发人员可以将各项功能通过C语言等程序语言代码进行转换，在要进行优化设计时只需要通过程序编译器将程序代码进行改动，随后进行烧录即可完成系统的更新优化，因此相比于传统类型的模拟电路来说，产品的更新换代更具有优势。而这些系统所表现出的典型缺点主要是程序代码中存在着各种类型的bug，这些bug的有些较为明显，有些非常隐蔽，程序开发人员有时很难察觉到这些bug带来的隐患，所以这类数字化金属智能探测器系统的研发对于设计人员的程序设计水平具有较高要求。
金属智能探测器的国内外发展现状
金属智能探测器系统最近几年中的发展过程中不断被植入各种新型的传感器，可以说传感器技术的飞速发展正在大幅度的推动金属智能探测器系统的发展脚步，根据一项报告显示，美国哥伦比亚大学的一个金属智能探测器系统研究小组对外公布了他们最新的一项研究成果，他们基于一款高性能金属智能探测器产品的基础上，将该产品所采用的用于采集外部信号的传感器探头摘下后，替换成他们自己研发的一款科技含量更高的新型传感器探头后，由于这个类型的探头与内部微处理器之间采用模拟电压信号进行信号交互，所以替换后可以直接使用。目前金属智能探测器系统在国内的研发团队主要精力主要投入到了如何较为明显的降低这种控制系统的功耗，较为行之有效的方案是使用具有休眠模式的主控芯片。金属智能探测器系统经过最近几年的快速发展后已经实现了大幅度的性能提升，基本上已经全面发展成熟，无论是系统的研发技术还是生产产线，在国内外的相关企业中都已经普遍具备了这项条件，在我国的东南沿海分布最为广泛。
本文主要研究内容
本文将要研究的是一款能够实现点阵显示、高分辨率数据采集、发送报警和磁场检测等功能的金属智能探测器系统，这款系统是基于AT89C52单片机开发平台而设计实现的，本课题将从这款系统的发展背景和现状作为起始点，总结出这种产品在过去一段时间所表现出的大体优缺点后，提出了本课题的设计目标和所要实现的功能，整个课题分为硬件系统和软件系统两大部分的设计，实现了以下设计目标。能够实现非常清晰的液晶显示效果，并且可以实现对金属检测结果快速的显示内容更新速度；能够进行快速的模拟电压和数字信号的转换，将霍尔传感器输出的模拟电压值进行低误码率转换后送入AT89C52单片机进行使用；能够设计一个报警电路，并且能够通过AT89C52单片机管脚的驱动控制报警电路的工作状态当检测到金属物质后进行报警；能够通过霍尔传感器电路的设计，将磁场交变信号转换为电压交变信号，实现对金属的测量。
金属智能探测器的方案设计
上文已经对本金属智能探测器系统的各项预期功能指标进行了确立，为了能够更加直观的看到各项功能是如何实现的，这里开始对整个系统的实现方案进行设计，本课题通过Visio软件绘制了如图1中的系统结构框图，这个结构框图大体上能够反映出这款金属智能探测器系统内部的硬件结构模块之间的连接关系，可以看出所有模块在信号流通关系上以单片机最小系统作为核心部分，通过最小系统电路的控制实现对周围液晶屏显示电路、ADC0832模数转换电路、蜂鸣器电路和磁场测量电路的控制，通过这种方式实现各项预期功能指标。51单片机首先驱动线圈向待测物体发出垂直磁场，当该磁场进入待测物体后，假如待测物体不是金属材质，则待测物体内部不会产生涡流，从而霍尔传感器就检测不到涡流产生的衍生磁场，从而单片机得到的涡流磁场强度为0。假如待测物体为金属材质，则进入金属的磁场会在金属内部产生涡流效应，而涡流效应会产生一个衍生磁场，衍生磁场方向将直指霍尔传感器，通过霍尔传感器测量衍生磁场的强度即可得知是否含有金属。
目录
一、 引言
（一） 金属智能探测器的发展背景
（二） 金属智能探测器的国内外发展现状
（三） 本文主要研究内容
二、 金属智能探测器的方案设计
三、 系统硬件设计
（一） 金属智能探测器主控电路设计
（二） 线圈探头简介
（三） 磁场测量电路设计
（四） 液晶屏显示电路设计
（五） 检测成功提示电路设计
四、 系统软件设计
（一） 金属智能探测器的主程序流程设计
（二） 液晶驱动子程序流程设计
（三） A/D子程序设计
（四） 有源蜂鸣器子程序设计
总结
参考文献
致 谢
附录一 原理图
附录二 PCB图
附录三 元件列表
附录四 程序
附录五 实物仿真实验说明27
引言
金属智能探测器的发展背景
本课题将要设计的这款金属智能探测器系统是在大学期间所学的专业知识基础上，结合了这种控制系统目前研究现状，而设计的一款较为新型的单片机控制系统，本课题不但对这类相关系统的发展过程和研究现状进行了详细的调研，更将这种系统所存在的普遍优点和缺点进行了归纳总结。
目前市面上大多数金属智能探测器系统都是以单片机等高性能微处理器作为主控核心并外将部的输入信号 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
通过高精度传感器模块采集进来，随后通过高性能运算模块进行高速的运算处理，实现控制结果的输出，大多数相关系统都是以单片机或者PLC以及LCD1602点阵屏幕、ADC0832转换器、有源蜂鸣器和型霍尔传感器，本课题将以AT89C52单片机来作为主控。对金属智能探测器系统从最开始的简易型到如今的智能型的整个发展历程进行整理后可以看出，金属智能探测器系统内部需要结合多种科学技术和学科，首先对于其内部的主控核心来说，目前中高端的金属智能探测器系统要想实现更为智能的功能，必须在电路内部植入32位的以ARM等内核作为CPU的微处理器芯片，只有这类内核才能够完成高速的数据处理。查阅了近几年市面上多数金属智能探测器系统产品的资料，将每种产品的优点和缺点都进行归纳总结，可以发现这类系统的优点主要表现为内部采用了单片机等微处理器芯片作为了主控，产品研发人员可以将各项功能通过C语言等程序语言代码进行转换，在要进行优化设计时只需要通过程序编译器将程序代码进行改动，随后进行烧录即可完成系统的更新优化，因此相比于传统类型的模拟电路来说，产品的更新换代更具有优势。而这些系统所表现出的典型缺点主要是程序代码中存在着各种类型的bug，这些bug的有些较为明显，有些非常隐蔽，程序开发人员有时很难察觉到这些bug带来的隐患，所以这类数字化金属智能探测器系统的研发对于设计人员的程序设计水平具有较高要求。
金属智能探测器的国内外发展现状
金属智能探测器系统最近几年中的发展过程中不断被植入各种新型的传感器，可以说传感器技术的飞速发展正在大幅度的推动金属智能探测器系统的发展脚步，根据一项报告显示，美国哥伦比亚大学的一个金属智能探测器系统研究小组对外公布了他们最新的一项研究成果，他们基于一款高性能金属智能探测器产品的基础上，将该产品所采用的用于采集外部信号的传感器探头摘下后，替换成他们自己研发的一款科技含量更高的新型传感器探头后，由于这个类型的探头与内部微处理器之间采用模拟电压信号进行信号交互，所以替换后可以直接使用。目前金属智能探测器系统在国内的研发团队主要精力主要投入到了如何较为明显的降低这种控制系统的功耗，较为行之有效的方案是使用具有休眠模式的主控芯片。金属智能探测器系统经过最近几年的快速发展后已经实现了大幅度的性能提升，基本上已经全面发展成熟，无论是系统的研发技术还是生产产线，在国内外的相关企业中都已经普遍具备了这项条件，在我国的东南沿海分布最为广泛。
本文主要研究内容
本文将要研究的是一款能够实现点阵显示、高分辨率数据采集、发送报警和磁场检测等功能的金属智能探测器系统，这款系统是基于AT89C52单片机开发平台而设计实现的，本课题将从这款系统的发展背景和现状作为起始点，总结出这种产品在过去一段时间所表现出的大体优缺点后，提出了本课题的设计目标和所要实现的功能，整个课题分为硬件系统和软件系统两大部分的设计，实现了以下设计目标。能够实现非常清晰的液晶显示效果，并且可以实现对金属检测结果快速的显示内容更新速度；能够进行快速的模拟电压和数字信号的转换，将霍尔传感器输出的模拟电压值进行低误码率转换后送入AT89C52单片机进行使用；能够设计一个报警电路，并且能够通过AT89C52单片机管脚的驱动控制报警电路的工作状态当检测到金属物质后进行报警；能够通过霍尔传感器电路的设计，将磁场交变信号转换为电压交变信号，实现对金属的测量。
金属智能探测器的方案设计
上文已经对本金属智能探测器系统的各项预期功能指标进行了确立，为了能够更加直观的看到各项功能是如何实现的，这里开始对整个系统的实现方案进行设计，本课题通过Visio软件绘制了如图1中的系统结构框图，这个结构框图大体上能够反映出这款金属智能探测器系统内部的硬件结构模块之间的连接关系，可以看出所有模块在信号流通关系上以单片机最小系统作为核心部分，通过最小系统电路的控制实现对周围液晶屏显示电路、ADC0832模数转换电路、蜂鸣器电路和磁场测量电路的控制，通过这种方式实现各项预期功能指标。51单片机首先驱动线圈向待测物体发出垂直磁场，当该磁场进入待测物体后，假如待测物体不是金属材质，则待测物体内部不会产生涡流，从而霍尔传感器就检测不到涡流产生的衍生磁场，从而单片机得到的涡流磁场强度为0。假如待测物体为金属材质，则进入金属的磁场会在金属内部产生涡流效应，而涡流效应会产生一个衍生磁场，衍生磁场方向将直指霍尔传感器，通过霍尔传感器测量衍生磁场的强度即可得知是否含有金属。
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