基于单片机的金属探测器的设计.pdf

《基于单片机的金属探测器的设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、《自动化与仪器仪表》2叭6年第8期(总第202期)基于单片机的金属探测器的设计梁计锋，张妮(西安翻译学院陕西西安，71叭05)摘要：金属探测器是一种专门用来探测金属的仪器，在现代社会有着越来越广泛的用途。本文设计是基于单片机的一种智能型金属探测仪，其主要利用电磁感应原理制成。该探测仪原理及电路相对简单，设计及制作成本低，具有较高的安全性及稳定性，适于各种场合的金属探测活动，有较高的应用价值。关键词：金属探测器；电磁感应；单片机；涡流；振荡电路中图分类号：TN752文献标识码：BDOI编码：10．14016／j．cnki．100l一9227．

2、2016．08．043Abstract：Metaldetectorisaspecialinstmmenttodetectmetal，hasamoreandmorewidelyusedinmodemsociety．In出ispaper，designisakindofintelligentmetaldetectorbasedonsingle—chipmicrocomputer，themainuseofelectromagneticinductionprinciple．Principleandthecircuitisrelativelysimpl

3、e，tllepr；0bedesignandpmductionoflowcost，hashighsecurityandstability，issuitableforvariousoccasionsofmetaldetection，hash远her印plicationvalue．Keywords：metaldetector；electmmagneticinduction；MCU；eddycun℃nt；oscillationcircuit1总体设计1．1基于单片机的金属探测器的设计方案1．1．1高频振荡此部分是金属探测器的基础部分也是关键部分，金

4、属探测器的基本原理是：当金属物体置于变化的磁场当中时，金属内部就会产生涡流，而涡流所产生的磁场又会影响原磁场。高频振荡部分的作用就是产生变化的磁场，一般多用LC振荡电路构成。当其变化的磁场遇到金属物质后由于在金属内部产生涡流，涡流又会产生磁场，这个磁场反过来影响原有磁场，使原有高频振荡电路产生的电流振幅和周期都发生改变，这种改变经转换后送入单片机系统，单片机再对其进行分析判断。1．1．2放大电路信号产生器所产生感应信号的幅度较小的，必须经过放大才能进行再处理。1．1．3脉冲转换电路此部分主要实现模数转换。由于单片机只能处理数字脉冲信号，而震

5、荡电路产生的是模拟信号，因此振荡电路所产生的信号经放大后不能直接送入单片机，需要进行转换，而此部分转换只需要一个TTL门电路即可，简单但很重要。1．1．4信号处理与报警此模块部分是整个电路的中枢，其余各模块的电路都为它服务，也是整个探测器实现网络化或其他功能的桥梁。作为整个电路的核心部分，它对各模块所产生的各种信息做出判断和处理，根据结果判定是否存在金属，是否要发出报警信号。此部分性能的强弱影响着整个系统的效果。作为连接外部电路的纽带，它主要将探测的信号发送给外部电路，同时也接收外部电路传送过来的控制信号，如对金属探测的精度或其他方面进行设

6、置等。如图1所示，包括五大部分：振荡线圈、放大电路、脉冲产生与变换、中央处理和外部输入输出模块。收稿日期：2016—03一11图1整体框图2单元电路设计2．1振荡电路部分设计振荡电路的主要部分是电容三点式振荡电路，设计的主要目的是为了确保的小于300kHz频率前提下稳定的振荡，不受广播波段的影响。这部分的电路图如图2所示。图2电容三点式振荡电路2．2放大电路和脉冲变换电路放大电路与脉冲产生电路共同作用，产生提供给单片机的脉冲信号。原理图如图3所示。从振荡回路传过来的正弦波信号经过电压跟随器传送到差分放大电路针对其交流信号进行放大，放大后产生

7、的电压信号送给1TrL门电路对其进行整形以产生规则的脉冲波送人单片机。电压跟随器和差分运放均选用LM358。将集成运放的输出端和它的反向输入端相连就构成了电压跟随器，由于它的电压增益为“1”所以叫电压跟随器，它的特点是输入阻抗高输出阻抗低，因此起到隔离的作用，对其后的工作电路如同一个恒压源，又由于它的输入·43·基于单片机的金属探测器的设计梁计锋，等阻抗高就相当于对前级电路开路，这里引入电压跟随器的目的也是为了使振荡信号的产生和处理分开，使其互不影响。7图3放大与脉冲转换电路使用74LS08进行波形变换，，如图4所示。正弦波经过放大与脉冲转

8、换电路模块后变为梯形波，此波经过74LS08(与门)，转化为标准的方波，如图4。厂、^淞h厂、．0L／＼／＼／＼／7整形波形厂]厂]厂]厂]1．图4波形转换过程图2．3单片机系统