基于单片机的金属探测器

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。

基于单片机的金属探测器设计任务书一、任务背景随着科技的发展和社会的进步，金属探测器在安全检查、资源勘探等领域扮演着重要角色。

基于单片机的金属探测器由于其低成本、高性能的特点，成为了当前研究的热点。

本任务书旨在设计一个基于单片机的金属探测器，以满足实际应用需求。

二、任务目标1. 设计一个基于单片机的金属探测器原型；2. 实现金属探测器对金属目标的准确探测和报警功能；3. 优化设计方案，提高金属探测器的性能和可靠性。

三、任务内容1. 硬件设计：(1) 选择合适的传感器：根据金属探测的需求，选择适用于单片机的金属传感器，如电磁感应传感器、电阻传感器等。

(2) 搭建电路：根据传感器的特性和单片机的工作要求，设计并搭建合适的电路，包括传感器接口电路、信号放大电路、滤波电路等。

(3) 选择合适的单片机：根据金属探测器的功能要求和硬件设计方案，选择合适的单片机进行控制和信号处理。

(4) 设计电源模块：为金属探测器提供稳定、可靠的电源，设计合适的电源模块。

2. 软件设计：(1) 编写单片机控制程序：根据金属探测器的功能需求，编写合适的单片机控制程序，实现对传感器的数据采集、信号处理和报警控制等功能。

(2) 开发用户界面：设计直观友好的用户界面，使用户可以方便地操作金属探测器并获取探测结果。

(3) 优化算法：对探测信号进行合理的算法处理，提高金属探测器的探测准确性和灵敏度。

3. 软硬件集成：(1) 将硬件和软件部分进行集成，实现金属探测器的整体功能。

(2) 进行系统测试和性能评估，对金属探测器进行功能和可靠性测试，确保其满足设计要求。

四、任务计划1. 第1周：调研金属探测器的基本原理和技术，确定硬件设计方案；2. 第2周：完成金属传感器的选择和电路搭建；3. 第3周：完成单片机的选择和控制程序的编写；4. 第4周：开发用户界面和优化算法；5. 第5周：进行软硬件集成，进行系统测试和性能评估；6. 第6周：完善任务书和项目报告，进行总结和展望。

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。

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。

基于K60单片机的金属探测定位器的设计与实现摘要针对LDC1000数字传感器，利用K60单片机，实现可自主移动金属探测定位器的设计。

本文详细讨论了系统设计方案的选择及其可行性，并给出硬件电路设计及部分软件程序。

本设计较好的实现了金属检测功能，定位准确，可行性高。

【关键词】金属检测LDC1000 数字传感器K60单片机直流电机金属检测是一种探测和识别金属的技术，在多个领域广泛使用，如自动售货机。

其主要有电磁感应型、X射线检测型和微波检测型三种，不同类型检测仪在不同领域发挥着不同的作用。

本文将针对如何利用一种电磁感应型传感器设计金属探测器展开论述。

1 系统设计本设计为一种特定范围扫描系统。

通过扫描预先给定的范围，准确定位出期望扫描到的物体。

将TI公司的非接触式传感器芯片LDC1000搭载在可移动小车上，在探测区域内部进行搜索，采用Freescale Kinetis K60单片机，通过程序控制小车遍历区域内部各点，实现对金属的探测，主驱动芯片采用ST公司的L298N。

图1 系统方案2 原理分析探测器对不同材料的物品反馈信息不同，单片机据此作出相应动作。

2.1 LDC1000参数的确定为提高LDC1000的测量精度，需要调整它的参数，即寄存器Rp_Max和Rp_Min的值。

首先选取两个合适的值写入寄存器，再将金属物体放在距离线圈最近位置，此时涡流损耗最大，将Rp_Min的值逐渐增大当code值接近25000时选择此时的Rp_Min，反之亦然。

为实现金属探测器对不同材料的识别，将传感器隔着3mm厚的有机玻璃板进行了大量的实验，对传感器的返回值Proximity data进行测量，总结出了对于不同材料合理的范围，以利于不同目标的识别。

如表1所示。

2.2 检测与控制算法由于小车的特殊性，无法从机械上规定运动方向，本控制策略采用了边沿检测，随机路径规划，传感器数值滤波等算法来保障小车能带动传感器有到达任何探测区域的可能。

基于5单片机的金属探测器本科设计基于51单片机的金属探测器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 (3)1.1理论描述 (3)1.1.1线圈介质条件的变化 (3)1.1.2涡流效应 (4)第2章硬件电路设计 (6)2.1系统组成 (6)2.2硬件电路功能描述 (6)2.2.1线圈振荡电路 (7)2.2.2数据采集电路 (8)2.2.3 A/D转换电路 (12)2.2.4系统控制单元 (15)2.2.5键盘控制电路 (16)2.2.6显示报警电路 (17)2.2.7电源电路 (18)2.3整机工作原理描述 (19)第3章系统软件设计 (20)3.1软件设计思想 (20)3.2数字滤波及算法说明 (21)3.3主程序流程图 (21)3.3.1键盘控制程序设计 (23)3.3.2数字滤波程序设计 (23)3.3.3显示与报警程序设计 (25)第4章主要技术指标分析 (26)4.1主要技术指标分析 (26)4.4.1工作频率 (26)4.4.2灵敏度分析 (26)4.4.3稳定性分析 (26)第5章仿真、调试结果及分析 (27)5.1 仿真、调试目的与内容 (27)5.2 仿真结果及分析 (27)5.3 试验总结 (29)第6章结论 (30)参考文献 (31)致谢 (32)附录1 电路原理图 (33)附录2 各模块程序清单 (34)代做本论文毕业设计实物。

基于单片机的金属探测器开题报告开题报告：基于单片机的金属探测器一、项目背景和意义金属探测器是一种常见的安全检测装置，广泛应用于安检、军事、建筑、考古等领域。

目前市面上的金属探测器大多基于单片机技术，具有体积小、功耗低、响应快等优点。

然而，现有的金属探测器存在灵敏度不足、误报率高等问题，无法满足现实应用的需求。

本项目旨在设计和实现一种基于单片机的金属探测器，通过优化传感器设计和信号处理算法，提高金属探测器的灵敏度和抗干扰能力，降低误报率，提高检测精度和可靠性。

二、技术路线和方案1.选取合适的传感器：传感器是金属探测器的核心部件，直接影响到探测器的灵敏度和抗干扰能力。

本项目将通过调研和实验，选择适合的传感器，比较不同传感器的特性和性能，选择性价比高、适应性强的传感器。

2.设计硬件电路：根据选定的传感器和单片机，设计硬件电路。

电路主要包括传感器驱动电路、信号放大电路、滤波电路等。

通过合理的电路设计，提高传感器的信号输出精度，减小噪声干扰。

3.编写嵌入式软件：使用嵌入式开发工具，根据设计需求编写嵌入式软件。

软件主要包括传感器数据采集、信号处理和报警控制等功能。

通过合理的算法设计，实现对金属信号的快速识别和判别，提高探测器的准确性和灵敏度。

4.系统调试和优化：在硬件和软件设计完成后，对系统进行调试和优化。

通过实验和测试，检验探测器的性能指标，比如灵敏度、误报率等，对系统进行调整和优化，使其达到设计要求。

三、预期成果1.设计实现一款基于单片机的金属探测器原型，具有较高的灵敏度和抗干扰能力。

2.优化传感器设计和信号处理算法，降低误报率，提高检测精度和可靠性。

3.完成相关文档，包括设计报告、用户手册等。

四、项目进度安排1.前期调研和文献综述阶段（1周）：对金属探测器的技术原理、现有问题进行调研和分析，查阅相关文献。

2.传感器选型和电路设计阶段（2周）：选择合适的传感器，设计硬件电路。

3.嵌入式软件设计与开发阶段（2周）：编写嵌入式软件，实现金属信号的采集、处理和报警控制功能。