基于单片机的智能金属探测仪设计
摘 要
生活中在一些特定的区域有一些专门负责安全保卫的人员，他们所使用的第一件工具便是金属探测器，在这里便设计一个基于单片机的便携式金属探测器，这个金属探测仪能够检测出任何含有金属的物品，随时都可以使用。根据电磁感应的原理来设计这个金属探测仪的，当任何一种金属被放在磁场中，根据电磁感应原理，金属内部会发生涡流，然后涡流自身产生的磁场影响到探测仪的磁场的时候，这钟情况为振荡电路的频率变化，由检测频率法检测到，在本设计中，振荡电路产生正弦波会被单片机捕捉到其中的变化。遇到金属时，感应磁场便会被影响，其对应产生的频率就会改变，而单片机则根据检测到变化的频率，就会发出对应的报警信号。
关键词：金属探测；电磁感应原理；单片机；涡流；振荡电路
Abstract
In certain areas of life, there are people who are responsible for safety. , the sine wave generated by the oscillating circuit will be captured by the single-chip microcomputer. When metal is encountered, the induced magnetic field will be affected and the corresponding frequency will be changed.This metal detector can detect anything that contains a metal can. can be used at any time. The metal detector is designed based on the principle of electromagnetic induction. When any metal is placed in a magnetic field, eddy currents arise inside the metal according to the principle of electromagnetic induction, and then a magnetic field created by eddy currents. itself affects the magnetic field of the detector. This triggering situation is a change in the frequency of the oscillating circuit, which is detected by the frequency detection method. In this design, the sine wave generated by the oscillating circuit will be captured by the single-chip microcomputer. When metal is encountered, the induced magnetic field will be affected and the corresponding frequency will be changed.
Key words: metal detection; electromagnetic induction principle; single chip microcomputer; eddy current; oscillation circuit
目录
第一章 引言 1
1.1课题来源及研究意义 1
1.2探测器的发展及应用 2
第二章 系统总体设计 3
2.1 系统控制原理图 3
2.2系统工作原理 4
第三章硬件电路设计 4
3.1 线圈振荡电路 4
3.2 数据采集电路 5
3.3系统控制单元 9
第四章 软件电路设计 11
4.1软件算法 11
4.2 外围数据处理与显示程序结构设计 12
4.3单元电路设计 13
4.4软件模块设计 16
第五章 仿真 20
5.1系统仿真测试 20
5.2试验总结 23
总结 24
致谢 25
参考文献 26
附录 27
第一章 引言
1.1课题来源及研究意义
随着科技的发展进步飞机成为越来越多人的代步工具，然而劫持飞机和危险事件这种安全性的问题慢慢的被人们所意识到。70年代，金属检测门投入了使用，在各种大型活动中都见到了金属检测门的身影，从那时起人们的安全意识越来越强。
在另一层面80年后监狱暴力事件不断增加，把暴力扼杀在摇篮成为了政府管理人员所急需实现的东西，金属检测门便自然成为这一想法的落实者、久而久之金属探测门成为了西方发达国家维护治安的首选。金属探测门也就是金属探测仪，这种仪器能够检测出任何含有金属的物品，随时都可以使用。根据电磁感应的原理来设计这个金属探测仪的，当任何一种金属被放在磁场中，根据电磁感应原理就可以找出所探测的东西是不是含有金属的危险品。
90年代初，蓬勃发展的电子产业成为当时的骨干。为了减少产品损失，结束员工和企业之间的尴尬局面，大型电子公司引入了金属检波器和便携式金属探测器，以管理员工行为，减少产品损失，从而使金属检波器发挥了新的作用[1]
虽说当今我们生活的国家可以说是非常安全的，然而国际上对于恐怖组织的打击一直没有停止，最著名的9.11事件，人们开始把目光放到安全问题上来，恐怖份子所实施的恐怖行动多半与炸弹、刀枪所挂勾[2]，国际方面也发现这一安全问题越来越需要人们注意，在受到9.11事件的启发人们在所有收到恐怖注意影响的地区设立了金属探测仪来保证当地的安全，然而随着各种新型的危险物品露头，人们发现金属探测仪已经越来越局限，人们迫切需要新式的金属探测仪用来帮助安保人员发现新型的危险物品。那么后来我们也知道多站点金属探测技术便从那是开始走进人们视野，也就是一个物品变化磁场变成了几个磁场，他们能够互相叠加在一起并且互不干扰，人们把人体分为多个部分来对应人体，在金属探测门上分别对应区域，于是金属探测门就有了提示危险物品的功能。
以人体工程学为基础，对于人体的基本结构，以多个对应的段进行人体匹配，在金属探测门上，有针对每一段的对应区域，从而使得金属探测门能够根据对人体每一段位做出相应的定位报警。所以本设计所设计的金属探测仪一定要能够解决上述的问题并且还要拥有金属探测仪该有的东西，检测金属声光报警以及显示屏提示，这个金属探测仪能够检测出任何含有金属的物品，随时都可以使用。根据电磁感应的原理来设计这个金属探测仪的，当任何一种金属被放在磁场中，根据电磁感应原理，金属内部会发生涡流，然后涡流自身产生的磁场影响到探测仪的磁场的时候，这钟情况为振荡电路的频率变化，由检测频率法检测到
1.2探测器的发展及应用
金属探测器能够对金属或者危险品做出准确的探测，另外，它还能够探查无法依靠肉眼识别的电线，或者地下的水管，金属探测器的用处非常多，在各种重要的场所例如广场、游乐场等，在我们身边大学生考试时总会使用金属探测器对我们进行考试前的检查[3]。
早在60年便诞生了人类有史以来第一个金属探测器，刚开始在工业时代金属探测仪只是一个用来探寻检查矿物的纯度的工具。随着人类社会的变化各种需要涉及安全检查的需求越来越高，于是在70年后金属探测器就迎来了另一种功能“安检”，这是今天使用的金属探测器的原型，这意味着人类进入了一个了解安全的新时代。
交流电从感应线圈中通过，相应的磁场就会出现一种快速变化的过程。如果当金属导体通过这个磁场时，便会产生自旋。这样的话我们可以根据这一现象让探测器接收到这种磁场来触发报警，这就构成了本设计关于金属探测器的设计原理。
金属探测器目前有几种类别，常见的有探测门、便携式金属探测器、办公金属探测器、工业金属探测器和水下金属探测器[4]。
参考文献
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