毕业设计(论文)-基于单片机的金属探测器的设计

基于单片机的金属探测器的设计学生：指导教师：内容摘要：本文着重介绍了一种基于AT89S52单片机控制的智能型金属探测器的硬件组成、软件设计、工作原理及主要功能。

该金属探测器以AT89S52单片机为核心，采用线性霍尔元件UGN3503作为传感器，来感应金属涡流效应引起的通电线圈磁场的变化，并将磁场变化转化为电压的变化，单片机测得电压值，并与设定的电压基准值相比较后，决定是否探测到金属。

系统软件采用汇编语言编写。

在软件设计中，采用了数字滤波技术消除干扰，提高了探测器的抗干扰能力，确保了系统的准确性。

此外，文中还对影响金属探测器的灵敏度与稳定性的因素进行了探讨，认为仪器的工作频率、检测线圈的尺寸及匝数等是影响灵敏度的主要因素;而应用现场的环境温度、湿度及线圈的制作工艺和供电电源的稳定程度是仪器稳定性的影响因素。

关键词：单片机金属探测器线性霍尔元件电磁感应灵敏度Design for vending machine's PLC systemAbstract: This paper describes the composition of hardware and software,working principles and the functions of an intelligent metal detector which mainly consists of AT89S52 Single-Chip Microcomputer and linear Hall-Effect Sensor. The equipment adopts UGN3503U linear hall-effect sensor as probe to detect the magnetic field change of the centre of a search coil resulted from eddy current effect and turn this magnetic field change into voltage change.The Single-Chip Microcomputer measures the peak value of voltage and compares it with reference voltage.Then determine whether detect metel or not.In case of detection of a metallic mass,the Metal Detector porvides an acoustical and optical alarm.The systems software adopts the assmbler language to be written.Inside the software,the digital filter technology is utilized to eliminate the jamming.So the stability of system and measuring veracity are improved.The effect of all factors on sensitivity and stability of Metel Detetor are discussed in this paper.It is concluded that the operating frequency,the size of the search coil and turns are the main factors effected on the sensitivity of the instrument: the environment temperature and humidity in site,the winding technology of coils and the stability of power supply are the factors effected on stability of instrument.KEY WORDS:Single-Chip Microcomputer metal detector linear hall-effect sensor electric-magnetic induction sensitivity目录前言 (1)1 分析探测金属的理论根据 (2)1.1 理论描述 (2)1.1.1线圈介质条件变化.............................. . (2)1.1.2 涡流效应 . (3)2 硬件电路设计 (3)2.1 系统组成 (3)2.2 硬件电路功能描述 (4)2.2.1 线圈振荡电路 . (4)2.2.2 数据采集 . (5)2.2.3 A/D转换电路 . (8)2.2.4 系统控制单元 (11)2.2.5 键盘控制电路 . (12)2.2.6 显示报警电路 (13)2.2.7 电源电路 (14)2.3 整机工作原理描述 (15)3 系统软件设计.................................................................................... (16)3.1 软件设计思想 (16)3.2 数字滤波及算法说明 (16)3.3 主程序流程图 (17)3.3.1 键盘控制程序设计 (18)3.3.2 数字滤波程序设计 (19)3.3.3 显示与报警程序设计 (20)4 主要技术指标分析 (21)4.1 主要技术指标分析 (21)4.4.1 工作频率 (21)4.4.2 灵敏度分析 (21)4.4.3 稳定性分析 (22)5 仿真、调试结果及分析 (22)5.1 仿真、调试目的与内容 (22)5.2 仿真结果及分析 (22)5.3 试验总结 (24)6 结论 (24)附录1：电路原理图.............................................................................. . 25附录2：各模块程序清单 (26)参考文献 (32)基于单片机的金属探测器的设计前言随着社会的发展金属探测器已经成为一种重要的检查设备，广泛地被应用到社会生活和工业生产当中。

华北水利水电学院毕业设计任务书设计题目：基于单片机的金属探测器的设计专业：测控技术与仪器班级学号：姓名:指导教师：宋小娜设计期限：2014年2月24日开始2014年5月30日结束院、系：机械学院2014年2月22 日一、毕业设计的目的随着电子技术和计算机技术的飞速发展，单片机性能不断完善，性能价格比显著提高，技术日趋完善。

由于单片机具有体积小、重量轻、价格便宜、功耗低、控制功能强及运算速度快等特点，因而在国民经济建设、军事及家用电器等各个领域均得到了广泛的应用。

本设计任务是主要针对传感器和单片机的应用，利用新型传感器测量方法，实现金属探测功能，了解单片机系统设计流程，以及电路板的实际制作和调试能力。

同时也加强对数字电路、单片机和微机原理等课程知识的实际应用能力，也为同类产品的进一步发展奠定理论和实践基础。

二、主要设计内容利用单片机设计一个手持金属探测器，它可以检测到人体所携带的金属物品，并发出报警。

三、重点研究问题1．掌握单片机开发设计的过程2．探测方案的确定四、主要技术指标或主要设计参数1.系统响应时间为2s；五、设计成果要求1、在设计初期阶段进行认真调研。

在调研和充分理解课题内容和要求的基础上，写出3000字左右的开题报告(其中包括文献综述)。

要求查阅文献在10篇以上，开题报告中引用的文献资料在5篇以上。

2、在设计初期进行毕业实习，实习时间为2周左右。

实习过程应听从指导教师的指挥，写出实习日记。

实习结束后，对实习过程进行总结，提交实习报告（不少于2000字）。

3、在设计过程中，能运用一门外语翻译与课题有关的外文资料。

要求译文准确、通顺，字数在2000汉字以上。

4、在毕业设计后期，提交毕业设计论文一本。

要求内容完整，含中外文摘要，条理清楚，文字通顺，书写规范。

要求中文摘要字数在400字左右，关键词3～5个，论文正文字数应在10000字以上。

5、提交设计部分的硬件电路图和单片机系统设计的软件源码，以及能够正常工作的单片机系统电路板。

基于51单片机的智能型金属探测器设计任务书1．设计的主要任务及目标金属探测器作为一种最重要的安全检查设备，己被广泛地应用于社会生活和工业生产的诸多领域。

比如在机场、大型运动会(如奥运会)、展览会等都用金属探测器来对过往人员进行安全检测。

进行总体方案设计；了解各功能模块的实现原理并画出硬件原理图；完成软件流程图并给出软件编程程序。

2．设计的基本要求和内容(1) 查阅相关文献资料，完成开题报告；(2) 系统总体设计；(3) 进行系统硬件设计；(4) 系统软件设计；(5) 毕业设计说明书3．主要参考文献[1]孙涵芳,徐爱卿,MCS-51/96系列单片机原理及应用[M]北京航天航空大学出版社,1999,1~72[2]房小翠,王金凤,单片机实用系统设计技术,[M]国防工业出版社2002,142~159[3]涂有瑞.霍尔传感元器件及其应用[J].电子元器件应用,2002,4(3):53~57.[4] AD526Data Sheet[S].Analog Device Inc.,1999.4．进度安排基于51单片机的智能型金属探测器设计摘要：本文介绍了一种基于AT89S52单片机控制的智能型金属探测器重点研究了它的硬件组成、软件设计、工作原理及主要功能。

该金属探测器以AT89S52单片机为核心，采用线性霍尔元件UGN3503作为传感器，来感应金属涡流效应引起的通电线圈磁场的变化，并将磁场变化转化为电压的变化，单片机测得电压值，并与设定的电压基准值相比较后，决定是否探测到金属。

系统软件采用汇编语言编写。

在软件设计中，采用了数字滤波技术消除干扰，提高了探测器的抗干扰能力，确保了系统的准确性。

关键词：AT89S52单片机, 金属探测器, 线性霍尔元件 ,电磁感应AN INTELLIGENT METAL DETECTOR BASED ON AT89C51Abstract: This paper describes the composition of hardware and software,working principles and the functions of an intelligent metal detector which mainly consists of AT89S52 Single Chip Micyoco and linear Hall-Effect Sensor. The equipment adopts UGN3503U linear hall-effect sensor as probe to detect the field change of the centre of a search coil resulted from eddy current effect and turn this magnetic field change into voltage change. The SCM measures the peak value of voltage and compares it with reference voltage. Then determine whether detect metal or not. In case of detection of a metallic mass, the Metal Detector provides an acoustical and optical alarm. The systems software adopts the assembler language to be written. Inside the software, the digital filter technology is utilized to eliminate the jamming. So the stability of system and the measuring veracity are improved.Key word：AT89S52SCM (Single Chip Micyoco) metal detector，electromagnetic，the effect of inductance目录1绪论 (1)1.1引言 (1)1.2探测器的发展状况及应用 (1)1.3本文研究的主要内容 (4)2系统的总体设计 (5)2.1系统设计的理论依据 (5)2.1.1线圈介质条件的变化 (5)2.1.2涡流效应 (6)2.2系统组成 (6)3系统硬件设计 (8)3.1系统硬件选型 (8)3.2系统电路设计 (13)3.2.1系统组成框图 (13)3.2.2电路原理图 (14)3.2.3线圈振荡电路 (14)3.2.4数据采集电路 (16)3.2.5 A/D转换电路 (17)3.2.6显示报警电路 (18)3.2.7整机工作原理描述 (19)3.2.8灵敏度分析 (20)4系统软件设计 (21)4.1软件设计思想 (21)4.2软件流程 (21)4.2.1主程序流程图 (21)4.2.2中断服务程序 (23)4.2.3初始化子程序 (23)4.2.4数字滤波程序设计 (24)结论 (27)参考文献 (28)致谢 (29)附录一电路原理图 (30)附录二程序清单 (31)1绪论1.1引言金属探测器作为一种最重要的安全检查设备，己被广泛地应用于社会生活和工业生产的诸多领域。

单片机的金属探测器设计的课程设计一、引言在现代化社会中，金属探测器在安全、军事、文化遗产保护等领域起到了重要作用。

本课程设计旨在设计一款基于单片机的金属探测器，通过单片机的计算和控制能力，实现对金属目标的探测和检测。

本文将详细介绍该课程设计的整体设计思路、硬件电路的设计与实现、软件程序的编写与调试、以及对实际探测效果的验证与改进。

二、整体设计思路金属探测器的工作原理是通过电磁感应原理来检测金属目标。

当金属目标在金属探测器的工作线圈中穿过时，会产生感应电流，从而改变线圈谐振频率，进而通过单片机进行信号处理和判别。

本课程设计的整体设计思路如下：1.硬件设计：设计金属探测器的电路，包括金属探测线圈、放大电路和滤波电路等。

2.软件设计：编写单片机程序，实现金属探测信号的处理和判别。

3.信号处理：对金属探测信号进行滤波、放大和去噪等处理。

4.信号判别：通过设定合适的阈值和算法，对处理后的信号进行判别，确定是否探测到金属目标。

5.验证与改进：通过实际探测测试，对金属探测器的性能进行验证，并根据测试结果进行改进和优化。

三、硬件电路设计与实现1. 金属探测线圈设计金属探测线圈是金属探测器的核心部分，它能够产生感应电流，从而检测金属目标。

在设计线圈时，需要考虑线圈的形状、材料和匝数等因素。

一般来说，线圈的匝数越多、面积越大，探测的灵敏度越高。

2. 放大与滤波电路设计为了增强金属探测信号的强度，需要设计一个放大电路。

放大电路可以通过运算放大器实现，其中包括差分放大和低通滤波等功能。

放大电路能够提高信号的信噪比，减小噪声的影响。

3. 数模转换电路设计在金属探测器中，需要将模拟信号转换为数字信号进行处理。

为此，需要设计一个数模转换电路，将模拟信号转换为单片机可以处理的数字信号。

四、软件程序的编写与调试1. 单片机选型与环境搭建根据金属探测器的设计需求，选择合适的单片机进行编程。

在选择单片机的同时，需要配置相应的软件开发环境，例如Keil或者IAR。

基于单片机的金属探测系统设计摘要在烟草、塑料、食品、制药、水泥、造纸、纺织、木材加工等很多行业中,经常会由于在物料中混有金属而导致设备损坏,产品质量下降,严重影响了正常生产,使得厂家和广大消费者都蒙受损失。

针对以上问题，本系统设计提出了金属探测、坐标定位、坐标数据存储与显示等解决方案，为后续的金属剔除设备提供了数据支持。

本系统设计基于把500*500mm的未知区域区虚拟均匀分割成250000个1*1mm的坐标格，用以确定金属的位置坐标，实现了高精度金属坐标定位（坐标误差小于±1mm）。

本设计以MSP430F149单片机为系统控制核心，以轴承导轨作为系统金属检测框架系统，以TS3384N8三相24V步进电机作为金属检测动力系统及坐标采集系统，并配以金属检测电路、信号调理电路、声光报警电路、液晶显示电路等外设电路，实现了对未知区域的进行全自主、高精度的金属检测。

本设计实现了以轴承导轨载体平台、全自主无死角探测、高精度坐标定位显示及坐标存储、智能声光报警等功能。

全自主高速检测系统提高了工作效率，为以后扩展安装在工业自动化流水线上奠定了基础。

关键字：金属探测；巡回扫描；坐标显示；金属定位Design Of Intelligent Metal Detecting SystemBased On MCUAbstractIn tobacco, plastics, food, pharmaceutical, cement, paper, textile, wood processing and many other industries, because the materials are mixed with metal, the machines are damaged, which lead to lower-quality product. The normal production is seriously affected, and manufacturers and consumers suffer losses.To solve these problems, the metal detector, coordinate position, and other coordinate data storage and display are proposed,which provide data support for the subsequent metal removing device.The system design is based on the 500 * 500mm unknown even regional area which is divided into 250 000 of the grid which is1*1mm. It realizes high precision metal coordinate positioning (coordinates error is less than ± 1mm). The design useMSP430F149 microcontroller as the core,bearing guide rail as metal detector frame,TS3384N8 24V three-phase stepper motor as the metal detection power system and coordinate collection system. The SCM combines with metal detector, signal conditioning circuits, alarm of sound light circuit, LCD circuit and other peripheral circuits,which realizes precision metal detection for an unknown region.The design realizes fully autonomous detection without dead ends, high-precision positioning, displaying,storing the coordinates, intelligent sound and light alarming which is based on bearing guide rai.It improves the efficiency through fully autonomous high-speed detection system,and lays the foundation for the future expansion in industrial automation lines.Keyword：Metal detecting; tour scanning; coordinate display; metal Positioning目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)第1章绪论 (1)1.1 金属探测系统的发展历史 (1)1.2 设计背景和意义 (2)1.3 研究现状与发展趋势 (3)1.4 本设计的实际意义 (4)第2章设计方案论证 (5)2.1 以智能小车为载体平台的扫描式探测 (5)2.2 以导轨支架为载体平台的扫描式探测 (6)2.3 方案对比与选择 (8)第3章硬件系统设计 (11)3.1 机械结构设计 (11)3.1.1 轴承在系统中的应用 (11)3.1.3 滑块在系统中的应用 (12)3.1.4 齿轮在系统中的应用 (13)3.2 硬件电路系统设计 (14)3.2.1 核心控制器系统 (14)3.2.2 金属检测系统 (20)3.2.3 坐标显示系统 (21)3.2.4 电机控制系统 (22)3.2.5 声光报警系统 (24)第4章软件系统设计 (26)4.1 金属检测软件系统设计 (27)4.2 步进电机控制系统软件设计 (27)4.3 坐标显示系统软件设计 (28)4.4 报警系统软件设计 (30)图4-5 报警系统程序流程图 (30)第5章系统结论 (31)参考文献 (32)谢辞 (35)附录一 (37)附录二 (38)第1章绪论金属探测系统是用来探测金属的电子检测系统[1]。

摘要本文着重介绍了一种基于AT89S52单片机控制的智能型金属探测器的硬件组成、软件设计、工作原理及主要功能。

该金属探测器以AT89S52单片机为核心，采用线性霍尔元件UGN3503作为传感器，来感应金属涡流效应引起的通电线圈磁场的变化，并将磁场变化转化为电压的变化，单片机测得电压值，并与设定的电压基准值相比较后，决定是否探测到金属。

系统软件采用汇编语言编写。

在软件设计中，采用了数字滤波技术消除干扰，提高了探测器的抗干扰能力，确保了系统的准确性。

此外，文中还对影响金属探测器的灵敏度与稳定性的因素进行了探讨，认为仪器的工作频率、检测线圈的尺寸及匝数等是影响灵敏度的主要因素;而应用现场的环境温度、湿度及线圈的制作工艺和供电电源的稳定程度是仪器稳定性的影响因素。

关键词：单片机，金属探测器，线性霍尔元件，电磁感应，灵敏度ABSTRCTThis paper describes the composition of hardware and software,working principles and the functions of an intelligent metal detector which mainly consists of AT89S52 Single-Chip Microcomputer and linear Hall-Effect Sensor. The equipment adopts UGN3503U linear hall-effect sensor as probe to detect the magnetic field change of the centre of a search coil resulted from eddy current effect and turn this magnetic field change into voltage change.The Single-Chip Microcomputer measures the peak value of voltage and compares it with reference voltage.Then determine whether detect metel or not.In case of detection of a metallic mass,the Metal Detector porvides an acoustical and optical alarm.The systems software adopts the assmbler language to be written.Inside the software,the digital filter technology is utilized to eliminate the jamming.So the stability of system and measuring veracity are improved.The effect of all factors on sensitivity and stability of Metel Detetor are discussed in this paper.It is concluded that the operating frequency,the size of the search coil and turns are the main factors effected on the sensitivity of the instrument: the environment temperature and humidity in site,the winding technology of coils and the stability of power supply are the factors effected on stability of instrument.KEY WORDS: Single-Chip Microcomputer, metal detector, linear hall-effect sensor, electric-magnetic induction, sensitivity目录前言 (1)第1章分析探测金属的理论依据 (2)1.1理论描述 (2)1.1.1线圈介质条件的变化 (2)1.1.2涡流效应 (3)第2章硬件电路设计 (5)2.1系统组成 (5)2.2硬件电路功能描述 (5)2.2.1线圈振荡电路 (6)2.2.2数据采集电路 (7)2.2.3 A/D转换电路 (11)2.2.4系统控制单元 (14)2.2.5键盘控制电路 (15)2.2.6显示报警电路 (16)2.2.7电源电路 (17)2.3整机工作原理描述 (18)第3章系统软件设计 (19)3.1软件设计思想 (19)3.2数字滤波及算法说明 (20)3.3主程序流程图 (20)3.3.1键盘控制程序设计 (22)3.3.2数字滤波程序设计 (22)3.3.3显示与报警程序设计 (24)第4章主要技术指标分析 (25)4.1主要技术指标分析 (25)4.4.1工作频率 (25)4.4.2灵敏度分析 (25)4.4.3稳定性分析 (25)第5章仿真、调试结果及分析 (26)5.1 仿真、调试目的与内容 (26)5.2 仿真结果及分析 (26)5.3 试验总结 (28)第6章结论 (29)参考文献 (30)致谢 (31)附录1 电路原理图 (32)附录2 各模块程序清单 (33)前言金属探测器作为一种最重要的安全检查设备，己被广泛地应用于社会生活和工业生产的诸多领域。

声明本人重声明：所呈交的毕业设计（论文）是本人在指导教师指导下进行的研究工作与取得的研究成果。

其中除加以标注和致的地方，以与法律规定允许的之外，不包含其他人已经发表或撰写完成并以某种方式公开过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位或证书而作的材料。

其他同志对本研究所做的任何贡献均已在文中作了明确的说明并表示意。

本毕业设计（论文）成果是本人在师大学读书期间在指导教师指导下取得的，成果归师大学所有。

特此声明。

声明人（毕业设计（论文）作者）学号：声明人（毕业设计（论文）作者）签名：签名日期：年月日摘要本文介绍了一种基于AT89S52单片机控制的智能型金属探测器的硬件组成、软件设计、工作原理与主要功能。

该金属探测器以AT89S52单片机为核心，采用线性霍尔元件UGN 3503U作为传感器来感应金属涡流效应引起的通电线圈周围磁场的变化，并将磁场变化转化为电压的变化，单片机将测得的电压值与试验测定的基准电压值相比较，以确定是否探测到金属。

该系统软件采用C语言来写，在软件设计中，采用了算术平均值滤波消除干扰，提高了探测器的抗干扰能力，确保了系统的准确性。

关键词：单片机，金属探测器，线性霍尔元件，电磁感应，涡流AbstractThis paper describes the composition of hardware and software，working principles and the functions of an intelligent metal detector which mainly consistsof AT89S52 Single Chip Micyoco and linear Hall-Effect Sensor. The equipmentadopts UGN3503U linear hall-effect sensor as probe to detect the magnetic field change of the centre of a search coil resulted from eddy current effect and turn this magnetic field change into voltage change. The SCM measures the peak value ofvoltage and compares it with reference voltage. Then determine whether detectmetal or not. In case of detection of a metallic mass, the Metal Detector providesan acoustical and optical alarm. The systems software adopts the C language to be written. Inside the software, the Arithmetic meanfilter technology is utilizedto eliminate the jamming. So the stability of system and the measuring veracity areimproved.Keywords: SCM(Single Chip Micyoco)，metal detector, linear hall-effect sensor, electric-magnetic induction, eddy current.目录摘要AbstractI1引言02 设计要求03 探测金属的理论依据04 方案论证14.1 方案一14.2 方案二25 硬件部分的设计35.1 线圈振荡电路：35.2 控制电路：45.2.1 线性霍尔传感器45.2.2 放大和峰值检波电路65.3 AD与单片机报警部分75.3.1 ADC080985.3.2 AT89S5295.4 基准电压采集结束部分125.5 报警部分125.6 显示部分125.7 电源部分126 工作原理简述137 系统软件设计148 设计部分仿真159 主要技术指标分析179.1 金属探测器的工作频率179.2 灵敏度分析179.3 稳定性分析18参考文献19附录一电路原理图20附录二源程序211引言全球第一台金属探测器诞生于1960年，五十年过去了，金属探测器经历了几代探测技术的变革，从最初的信号模拟技术到连续波技术直到今天所使用的数字脉冲技术，金属探测器简单的磁场切割原理被引入多种科学技术成果。

基于单片机的智能型金属探测器的设计毕业论文基于单片机的智能型金属探测器的设计毕业论文目录1 引言 (4)2 综述 (6)3 方案论证 (8)3.1 基于单片机的金属探测器的设计方案 (8)3.2MD—898K金属探测器 (9)3.3 基于霍尔器件的数字金属探测器...................... 错误!未定义书签。

4 总体设计 (9)4.1 硬件电路设计 (10)4.2软件结构设计 (13)4.2.1前端程序结构设计 (28)4.2.2 外围数据处理与显示程序结构设计 (29)5 单元电路设计 (30)5.1 振荡电路设计 (30)5.2放大电路和脉冲变换电路 (31)5.3 单片机系统 (33)5.4外围设置与显示系统 (34)6 软件模块设计 (35)6.1 前端软件设计 (36)6.2外围数据处理与显示模块设计 (40)7实现与性能分析.............................................. 错误!未定义书签。

7.1 硬件电路焊接与调试................................... 错误!未定义书签。

7.1.1 振荡电路的焊接与调试.......................... 错误!未定义书签。

7.1.2 放大电路与脉冲转换电路的焊接与调试 ....... 错误!未定义书签。

7.1.3 单片机系统的焊接与调试 ....................... 错误!未定义书签。

7.1.4 外围数据处理与显示模块的焊接与调试 ....... 错误!未定义书签。

7.2 软件模块的调试与集成................................. 错误!未定义书签。

7.2.1 前端金属探测模块的调试与集成 ............... 错误!未定义书签。

7.2.2 外围数据处理与显示模块的调试与集成 ....... 错误!未定义书签。

南京机电职业技术学院毕业设计(论文)题目金属探测器毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

⾦属探测器论⽂设计⾦属探测器论⽂设计公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]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ABSTRACTMetal detector is designed to detect metal devices, widely used in industrial production, security, entertainment and other fields. The hand-held metal detector is designed by a new principle, based on MCU. It can detect metal objects carried by people, such as knives, pens, even the aluminum thin in cigarette box. It is portable and easy to use.The metal detector in this paper is designed and made on the principle of electromagnetic induction. A metal be placed in the variable magnetic field, in accordance with the principle of electromagnetic induction, eddy current will be generated internally in the metal, eddy current generates a magnetic field in turn affects the original magnetic field, which can be converted to the frequency and amplitude changes in the relevant circuitfor testing.Three-point oscillator circuit by the capacitor generates a sine wave, through amplification and shaping, into the MCU. The MCU detects the frequency changes. When a metal object existence, the oscillationoriginally set up will be affected for electromagnetic induction, the frequency will change, the MCU will alarm after detecting the change.This metal detector is designed interface, and can communicate with peripheral systems, as well as implements communication of display module and peripheral data processing composed of liquid crystal display and keyboard ofAT89S52 management. It can re-process and analysis the data detected on the front end, display the results on the LCD screen, and can set the progress detected on the front by the keyboard .Based on the design principles and requirements, this article completes the design of the overall framework of the system, completes the six hardware design and general production, completes the software design and programming, achieves features of metal detector measurements, of dynamic display of test results and data Output, completes the hardware and software co-debugging and parameter measurement. This article basicallyachieves the expected goals of design and production, and plans a late development.Keywords: metal detector; electromagnetic induction; MCU; eddy current; oscillation circuit⽬录1 绪论 (1)研究背景与研究意义 (1)发展过程 (1)研究意义 (2)主要应⽤场所 (2)研究现状 (3)主要研究内容及成果特⾊ (5)主要研究内容 (5)成果特⾊ (5)论⽂结构安排 (6)2 总体设计 (7)探测⾦属的理论依据 (7)传感器原理 (8)电涡流式传感器的⼯作原理 (8)基本特性 (9)电涡流形成范围 (10)低频透射式涡流厚度传感器 (12)基本原理 (12)差拍式检测电路 (12)⾃激感应式检测电路 (13)耗能式(功率吸收式)检测电路 (14)基于单⽚机的⾦属探测器的设计⽅案 (15)同类产品⽐较 (16)MD—898K⾦属探测器 (16)基于霍尔器件的数字⾦属探测器 (16)系统设计 (18)硬件电路设计 (18)软件结构设计 (19)3 硬件单元电路设计 (21)振荡电路设计 (21)放⼤电路和脉冲变换电路 (22)单⽚机系统 (23)外围设置与显⽰系统 (24)4 软件模块设计 (29)前端软件设计 (29)外围数据处理与显⽰模块设计 (32)5 实现与性能分析 (35)硬件电路焊接与调试 (35)振荡电路的焊接与调试 (35)放⼤电路与脉冲转换电路的焊接与调试 (36)单⽚机系统的焊接与调试 (37)外围数据处理与显⽰模块的焊接与调试 (38)软件模块的调试与集成 (40)前端⾦属探测模块的调试与集成 (40)外围数据处理与显⽰模块的调试与集成 (42)系统性能分析 (44)基准频率测定⽅法的优缺点分析 (44)⾦属探测的精度 (44)⾦属探测的功能测试 (45)6 结论与展望 (47)结论 (47)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)1 绪论研究背景与研究意义⾦属探测器是⼀中专门⽤来探测⾦属的仪器，除了探测有⾦属外壳或⾦属部件的地雷以外，还可以⽤来探测隐蔽在墙壁内部的电线、埋在地下的⽔管电缆，甚⾄能够地下探宝，发现埋藏在地下的⾦属物体。