便携式金属探测器.doc

郑州轻工业学院 课 程 设 计 任 务 书 题目 便携式金属探测器 专业、班级 学号 姓名 主要内容、基本要求、主要参考资料等： 设计内容： （1）整体电路设计（画出电路组成框图）； （2）信号采集电路设计； （3）信号放大电路设计，电路参数选取、数据计算； （4）Ａ/Ｄ转换电路设计； （5）报警电路设计。 设计要求： （1）采用磁阻式传感器组成信号采集电路； （2）电路组成：信号采集电路、信号放大电路、Ａ/Ｄ转换、控制电路、报警电路； （3）在实验装置上进行模拟实验，测量出磁场强度与输出电压之间的关系； （4）写出5000字左右的工作原理说明，附系统图一张。 完 成 期 限： 指导教师签名： 课程负责人签名： 年 月 日便携式金属探测器 摘 要 金属探测器作为一种高精度且成本相对较低的金属探测工具，在现代工业和人们日常生活中的应用越来越广泛，研发抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠的金属探测器，具有非常可观的使用和研究价值，也能带来很高的经济效益与良好的社会效益。 本文设计了一种以巨磁电阻效应技术为基础的便携式金属探测器。该设计选用AT89C2051作为控制电路的控制器，根据对金属物体周围磁场变化分析，通过信号采集电路、信号放大电路、信号接收、信号处理电路以及报警电路的设计来检测是否有金属存在，并实现报警。并通过软件对信号进行滤波等处理，可以较好的实现对铁磁类金属、通电状态的电线及手机等实现探测与报警。 关键字: 金属探测 磁传感器 单片机 目 录 1．概述 1 1.1 金属探测器的发展前景与研究现状 1 1.2 系统设计思路 1 2．应用器件选型 3 2.1 单片机的性能分析及选型 3 2.2 磁阻传感器的性能分析及选型 5 2.3 放大器的性能分析及选型 7 2.4 A/D转换芯片的性能分析及选型 9 3．硬件电路设计 12 3.1 信号采集电路 12 3.2 信号放大电路 13 3.3 单片机控制及A/D电路 14 3.4 报警电路 16 4．系统软件设计 17 5．总结与展望 19 参考文献 20 附录1 21 1．概述 1.1 金属探测器的发展前景与研究现状 金属探测器(Metal Detector)是一种专门用来探测金属的仪器，除了用于探测传送带上的物体间或物体中混有的金属杂质外，还可用来探测地雷，隐蔽在墙壁内的电线、埋在地下的金属水管和电缆，甚至能够地下探宝，发现埋藏在地下的金属物体。目前还广泛应用于各种大型会议中心、会展场馆、体育场馆、车站、及娱乐场所的安全检查和工厂企业的防盗检查。 目前，在实践中得到应用的金属探测技术主要有: ·巨磁电阻传感器检测技术 ·平衡线圈检测技术 ·LC谐振检测技术 随着技术的进步，现在的金属探测器有能力做比以前更多、更为复杂的工作。整体来讲，当今的金属探测器已经出现了两种最具特色的技术功能:精细化和网络化。所谓精细化，是指探测灵敏度的进一步提高以使金属探测器可以应用于更为严格的质量控制。同时，这种金属探测器又应当保持灵敏度的连续可调，保证其广泛的应用场合;而网络化则是指探测器个体之间及其与控制台之间由网络连接，可以实现远程控制和信息及时汇总。 1.2 系统设计思路 本系统选用ATMEL公司AT89C2051单片机系统为核心开发金属探测器系统。系统硬件框图如图1-1： 图1-1 硬件系统框图 系统硬件框图1-1由磁传感器、放大器、A/D芯片、单片机控制电路以及声音和灯光报警电路组成。本设计选用AT89C2051对系统中信号采集和信号处理电路进行控制，通过高灵敏度的磁阻传感器芯片HMC1022获得有效地信号采集，采用放大元件AD620和A/D芯片将采集到的信号转换为适合单片机的信号，单片机通过输入信号变化来检测周围磁场发生的微弱变化来探知金属，进而判断是否报警。电路中设计了置位复位电路以消除环境中的强磁场会导致磁传感器输出信号变异的影响，以增强系统的精确度。 为了实现便携式的特点，本系统设计大部分选用低功耗元器件，实现了系统的低功耗特性，并且对电路电源部分进行设计，实现用普通电池供电，在生活中使用更加方便，而且防盗性能比较稳定，抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠，具有很高的使用和研究价值。 2．应用器件选型 2.1 单片机的性能分析及选型 单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域是一种采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定