1、<p>　　學(xué) 士 學(xué) 位 論 文</p><p>　　THESIS OF BACHELOR</p><p>　?。?009—2013年）</p><p>　　題 目 地雷探測儀的設(shè)計 </p><p>　　

2、學(xué) 院：環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院 系 過程裝備與測控工程系 </p><p>　　專業(yè)班級： 測控技術(shù)與儀器 091班 </p><p><b>　　地雷探測儀的設(shè)計</b></p><p><b>　　摘 要 </b></p><p>　　地

3、雷作為一種特殊的炸彈，時時刻刻威脅著無數(shù)無辜平民的生命安全。為了解除地雷的威脅，提前探測出地雷的位置顯得尤為重要，所以地雷探測儀在這其中起了至為重要的作用。</p><p>　　地雷探測儀是利用金屬的渦流效應(yīng)探測帶有金屬部件的地雷。在探測時儀器會輻射出電磁場，當(dāng)探測線圈靠近帶有金屬部件的地雷時，在磁場作用下金屬部分會產(chǎn)生渦電流，渦電流又產(chǎn)生新的磁場作用于探測線圈，從而引起原磁場的變化，利用霍爾傳感器將變化的磁場轉(zhuǎn)

4、化為電壓值，通過與基準(zhǔn)電壓值的比較做出判斷，從而實現(xiàn)對地雷的探測。</p><p>　　本文所介紹的地雷探測儀是以8位AT89S52單片機為核心，所使用的傳感器是線性霍爾元件UGN3503，將磁場信號變?yōu)殡妷盒盘?。用ADC0809轉(zhuǎn)化器實現(xiàn)電壓信號的數(shù)字化。該探測儀通過4個按鍵開關(guān)來確定探測的靈敏度。報警系統(tǒng)通過顯示模塊和蜂鳴器來完成。系統(tǒng)軟件采用匯編語言編寫，在軟件設(shè)計中，為了提高探測器的抗干擾能力和系統(tǒng)的穩(wěn)定

5、性，采用了數(shù)字濾波技術(shù)消除干擾。文中還探討了影響探測器靈敏度和穩(wěn)定性的因素，主要影響靈敏度的因素是儀器的工作頻率、檢測線圈的尺寸及匝數(shù)，而主要影響穩(wěn)定性的因素是環(huán)境溫度、濕度和供電電源的穩(wěn)定程度。</p><p>　　關(guān)鍵詞：地雷探測儀；渦流效應(yīng)；霍爾傳感器；單片機；靈敏度</p><p>　　The design of mine detector</p><p>

6、<b>　　Abstract</b></p><p>　　The mine threatens the life safety of numerous innocent civilians all the time as a especial bomb.For relieving the threat of mine,we should explore the position of min

7、e.So mine detector is very important.</p><p>　　Mine detector makes use of metal’s eddying effect to explore the mine with metal.The detector will eradiate electromagnetism when it is exploring.If the probe a

8、pproaches the mine with metal,which will produce eddy current effect under the function of magnetic field.The eddy current will produce anther magnetic field,what acts on the probe,that bring the change of the first magn

9、etic field.The change will convert into voltage and compare with the criterion to explore mine.</p><p>　　This paper describes the mine detector with AT89S52 Single-Chip Microcomputer as it’s core.The equipme

10、nt adopts UGN3503U linear hall-effect sensor as probe to detect the magnetic field change and change magnetic field signal into electric voltage signal though ADC0809.This mine detector control it’s sensitivity though f

11、our keys.Nixie light and buzzer are the warning device.The systems software adopts the assembler language to be written.Inside the software,the digital filter technology is utili</p><p>　　Keyword:mine detect

12、or;eddy current effect;hall-effect sensor;single chip;sensitivity</p><p>　　目 錄</p><p><b>　　第一章 緒 論1</b></p><p>　　1.1選題的背景和意義1</p><p>　　1.2 國內(nèi)外研究狀況及

13、發(fā)展趨勢1</p><p>　　1.3本文設(shè)計的內(nèi)容2</p><p>　　第二章 方案選擇及原理3</p><p>　　2.1 系統(tǒng)方案的選擇3</p><p>　　2.2 系統(tǒng)軟件的選用3</p><p>　　2.3 方案的理論基礎(chǔ)3</p><p>　　2.3.1 線圈介質(zhì)的變

14、化4</p><p>　　2.3.2 渦流效應(yīng)5</p><p>　　2.4 整機工作原理5</p><p>　　第三章 硬件電路的設(shè)計6</p><p>　　3.1線圈震蕩電路的設(shè)計6</p><p>　　3.2 數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計7</p><p>　　3.3 A/D轉(zhuǎn)換電路1

15、0</p><p>　　3.4 鍵盤控制電路的設(shè)計13</p><p>　　3.5 顯示電路的設(shè)計14</p><p>　　3.6 報警電路的設(shè)計16</p><p>　　3.7 電源電路的設(shè)計18</p><p>　　第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計19</p><p>　　4.1 軟件設(shè)計思想

16、19</p><p>　　4.2 數(shù)字濾波及其算法19</p><p>　　4.3 系統(tǒng)主程序設(shè)計20</p><p>　　4.4 子程序的設(shè)計21</p><p>　　4.4.1 鍵盤控制子程序的設(shè)計21</p><p>　　4.4.2 數(shù)字濾波子程序的設(shè)計21</p><p>　

17、　4.4.3 顯示與報警子程序的設(shè)計23</p><p>　　第五章 系統(tǒng)仿真結(jié)果與技術(shù)指標(biāo)分析24</p><p>　　5.1 系統(tǒng)仿真結(jié)果及分析24</p><p>　　5.1.1 線性霍爾傳感器調(diào)試結(jié)果及分析24</p><p>　　5.1.2 振蕩電路調(diào)試結(jié)果及分析24</p><p>　　5.1.3

18、顯示電路仿真結(jié)果及分析25</p><p>　　5.1.4 蜂鳴器仿真結(jié)果及分析25</p><p>　　5.2 系統(tǒng)結(jié)果總結(jié)25</p><p>　　5.3 主要技術(shù)指標(biāo)26</p><p>　　5.3.1 探測儀工作頻率26</p><p>　　5.3.2探測儀靈敏度26</p><

19、p>　　5.3.3 探測儀穩(wěn)定性26</p><p><b>　　第六章 結(jié)論26</b></p><p><b>　　參考文獻27</b></p><p><b>　　致謝28</b></p><p>　　附 錄1 電路原理圖30</p><

20、;p>　　附 錄2 各模塊程序31</p><p><b>　　第一章 緒 論</b></p><p>　　1.1選題的背景和意義</p><p>　　一直以來，戰(zhàn)爭都伴隨著人們，雖然所有人都期盼和平，可因戰(zhàn)爭導(dǎo)致的傷亡卻一直不斷。戰(zhàn)爭中對人們威脅最大的就是槍械和炸彈，其中地雷作為一種特殊的炸彈帶來的傷亡格外大，因為地雷的威脅不只是在當(dāng)

21、時，埋下的地雷只要沒炸，在以后的相當(dāng)長的一段時間內(nèi)都是威脅人類安全的惡魔。日本侵華戰(zhàn)爭中，日本在中國領(lǐng)土內(nèi)埋設(shè)的大量地雷，雖然后來日本失敗退走，可埋下的地雷在以后的日子里不斷造成傷亡。以色列在歷次入侵和占領(lǐng)黎巴嫩時埋設(shè)大量地雷。自２００６年黎巴嫩與以色列結(jié)束沖突以來，包括中國維和工兵營在內(nèi)的聯(lián)黎部隊下屬掃雷部隊共清排雷場４８０多萬平方米，銷毀地雷和各類未爆炸彈３．４萬多枚。但目前仍有１８平方公里的雷場有待清排，仍有４２．５萬地雷威脅著當(dāng)

22、地居民的生命安全。因此，排除這些潛在的威脅刻不容緩，而地雷探測儀就顯得格外重要。目前地雷的技術(shù)含量較低、最易大批量生產(chǎn)、布設(shè)，但其殺傷力最大，是對人類危害最大的武器之一。隨著國際局勢的不斷變化，戰(zhàn)爭時期埋設(shè)了大量各式各樣的地雷，有的擱置在路邊或草叢中，有的是在樹梢上，并做成各式各樣的形狀。但其中最多的還是金屬地雷，而對平民最易造成無辜傷害的是埋在地下的金屬地雷。所以為了避</p><p>　　本次設(shè)計就是針對這樣

23、的情況設(shè)計的地雷探測儀，所設(shè)計的地雷探測儀是一種最簡單應(yīng)用于處于戰(zhàn)爭的生活中，并能被普通百姓接受，盡量減少平民的無辜傷亡。</p><p>　　1.2 國內(nèi)外研究狀況及發(fā)展趨勢</p><p>　　現(xiàn)在的地雷種類繁多，且所以用的材料也各式各樣（如塑膠、液體等）?，F(xiàn)在常規(guī)的地雷探測儀都有其局限性（如金屬地雷探測儀對塑膠地雷），有時候即使使用常規(guī)地雷探測儀探測到了地雷，也由于多種原因而難以快速

24、準(zhǔn)確排雷，有時候需要在人流量大、環(huán)境復(fù)雜的現(xiàn)場進行快速、大規(guī)模的在線適時探測，辨別各種固體地雷，這樣常規(guī)的地雷探測方法就暴露了其局限性。因此，便攜式激光快捷地雷探測儀成為最近發(fā)展起來的高科技激光高敏度的探測方法。</p><p>　　今年來，西方各國都對各種軍用激光探測鑒別儀進行了大量研究，美國軍事研究辦公室（U.S Army Research Office),美國CECOM夜視電子探測器部（CECOM Nigh

25、t Vision and Electronic and Sensors Directorate)于2006年5月聯(lián)合報道了該系統(tǒng)用于探測地雷的便攜式原理機樣（如圖1.），并與Florid大學(xué)合作于2007年4月正式交付使用。在反恐需求的推動下，美國在這方面進行了大量研究。國內(nèi)僅有幾所大學(xué)在實驗室做了LIBS實驗，還沒有產(chǎn)品，更未見在軍事上的應(yīng)用。</p><p>　　1.3本文設(shè)計的內(nèi)容</p>&

26、lt;p>　　采用相關(guān)傳感原理，設(shè)計了地雷探測儀器，實現(xiàn)對金屬地雷的探測。本文先對整個系統(tǒng)進行了設(shè)計和論證，并對所采用的元器件進行了分析比較。確定了系統(tǒng)和選定了元器件后，對整個電路的硬件進行了設(shè)計。之后，本人采用匯編語言進行軟件設(shè)計。最后對整個系統(tǒng)進行了分析調(diào)試。</p><p>　　第二章 方案選擇及原理</p><p>　　2.1 系統(tǒng)方案的選擇</p><p

27、>　　整個探測系統(tǒng)以8位單片機AT89C52為核心，利用電磁感應(yīng)中的渦流效應(yīng)為理論而設(shè)計的。包括線圈震蕩電路，控制電路兩部分。線圈震蕩電路由探測線圈，多諧振蕩器，放大電路組成?？刂齐娐分邪ǚ逯禉z波放大電路，A/D轉(zhuǎn)換電路，鍵盤控制電路，顯示報警電路，電源電路。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2-1:</p><p>　　圖2-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2.2 系統(tǒng)軟件的選用</p>

28、;<p>　　軟件是本系統(tǒng)的靈魂，在設(shè)計軟件中，本文從系統(tǒng)的實用性、可靠性及方便靈活等幾個方面出發(fā)，使程序滿足設(shè)計的功能要求。整個系統(tǒng)的軟件包括主程序、一個外部中斷服務(wù)程序、數(shù)字濾波程序、比較判斷子程序及發(fā)光報警等若干個子程序。軟件采用匯編語言編寫，并采用模塊化設(shè)計，使程序結(jié)構(gòu)清晰，便于今后進一步擴展系統(tǒng)的功能。</p><p>　　2.3 方案的理論基礎(chǔ)</p><p>　

29、　地雷探測器是采用線圈的電磁感應(yīng)原理來探測地雷的。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，當(dāng)有金屬地雷物靠近通電線圈平面附近時，將發(fā)生線圈介質(zhì)條件的變化和渦流效應(yīng)兩個現(xiàn)象。[1]</p><p>　　2.3.1 線圈介質(zhì)的變化</p><p>　　當(dāng)金屬地雷接近通電線圈時，將使通電線周圍的磁場發(fā)生變化，如圖2-2</p><p><b>　　圖2-2</b><

30、/p><p>　　對于半徑為R的單匝圓形電感線圈，當(dāng)其中通過交變電流I=Imcos wt圈周圍空間產(chǎn)生交變磁場，根據(jù)畢奧一薩伐爾定律可計算線圈中心軸線上一點的磁感應(yīng) </p><p><b>　　(2-1)</b></p><p>　　其中，μ=μ0μr，μ為介質(zhì)的磁導(dǎo)率，μr為相對磁導(dǎo)率，μ0為真空磁導(dǎo)率。[2]對于緊密纏繞N匝的線圈，線圈中心軸

31、線上一點的磁感應(yīng)強度則為： </p><p><b>　　(2-2)</b></p><p>　　由公式(2-2)可知，當(dāng)線圈有效探測范圍內(nèi)無金屬物時，μr=1 (非金屬的相對磁導(dǎo)率)，線圈中心磁感應(yīng)強度B保持不變，當(dāng)線圈有效探測范圍內(nèi)出現(xiàn)鐵磁性金屬物時，μr會變大，B隨之也會變大。</p><p>　　2.3.2 渦流效應(yīng)</p>

32、<p>　　根據(jù)電磁理論，當(dāng)金屬地雷被置于變化的磁場中時，金屬地雷內(nèi)就會產(chǎn)生自行閉合的感應(yīng)電流，這就是金屬的渦流效應(yīng)。渦流要產(chǎn)生附加的磁場,與外磁場方向相反，削弱外磁場的變化。據(jù)此，將一交流正弦信號接入繞在骨架上的空心線圈上，流過線圈的電流會在周圍產(chǎn)生交變磁場，當(dāng)將金屬地雷靠近線圈時，產(chǎn)生的渦流磁場會削弱線圈磁場的變化。金屬地雷的電導(dǎo)率σ越大，交變電流的頻率越大，則渦電流強度越大，對原磁場的抑制作用越強。</p>

33、;<p>　　通過以上分析可知，當(dāng)有金屬地雷靠近通電線圈平面附近時，無論是介質(zhì)磁導(dǎo)率的變化，還是金屬地雷的渦流效應(yīng)均能引起磁感應(yīng)強度B的變化。對于鐵磁性金屬制成的地雷 μr很大，σ也較大，可認為是既導(dǎo)電又導(dǎo)磁物質(zhì)，主要產(chǎn)生磁效應(yīng)，同時又有渦流效應(yīng)。</p><p>　　2.4 整機工作原理</p><p>　　整個系統(tǒng)工作時，由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生一個頻率為24K

34、Hz的脈沖信號，此脈沖信號經(jīng)過緩沖和放大之后，形成頻率穩(wěn)定度高、功率較大的脈沖信號輸入到探測線圈中，通電的線圈周圍就會產(chǎn)生磁場，此時，固定在線圈中心的霍爾元件UGN3503U就會感應(yīng)到線圈周圍的磁場，并將磁場強度信號線性地</p><p>　　在無地雷的情況下，假設(shè)霍爾輸出電壓為u0，該電壓信號u0很微弱，u0經(jīng)過放大電路放大，再通過峰值檢波電路，得到相應(yīng)的0V~5V的峰值輸出電壓U0，以滿足ADC0809的量程

35、，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，將U0的數(shù)字量輸入到單片機儲存起來。此后，以該電壓信號作為基準(zhǔn)電壓，與A/D轉(zhuǎn)換器采集到的電壓信號進行比較判斷。</p><p>　　當(dāng)探測線圈靠近地雷時，由于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，會使其周圍的磁場發(fā)生變化，霍爾元件感應(yīng)到該變化的磁場，并將其線性地轉(zhuǎn)變成電壓信號ux，該變化的電壓經(jīng)放大電路、峰值檢波電路后，得到相應(yīng)的0V-5V的峰值輸出電壓Ux，然后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，輸入到CPU，由CPU完成Ux與基準(zhǔn)電

36、壓U0的比較，二者比較? Ux—U0?得到一個差值，此差值與預(yù)設(shè)的靈敏度△U再作比較。靈敏度由鍵盤控制電路中各鍵輸入，顯示電路部分則顯示各鍵按下后的相應(yīng)數(shù)值，當(dāng)然，△U大小的設(shè)定決定著系統(tǒng)精度的高低。若|Ux-U0|>△U，就確定為探測到金屬，CUP輸出口P1.0輸出信號驅(qū)動發(fā)光二極管發(fā)光報警，同時P1.6控制蜂鳴器發(fā)出聲響，進行聲音報警。</p><p>　　第三章 硬件電路的設(shè)計</p>

37、<p>　　3.1線圈震蕩電路的設(shè)計</p><p>　　線圈震蕩電路是由多諧振蕩器和放大電路組成。多諧振蕩器以一定的頻率發(fā)出電流，該電流經(jīng)放大電路放大后輸送到線圈上，規(guī)律變化的電流使線圈產(chǎn)生恒定的磁場。線圈震蕩電路圖如圖3-1：</p><p>　　圖3-1 線圈震蕩電路圖</p><p>　　該多諧振蕩器在工作時，將產(chǎn)生一頻率為24KHz、占空比為2/

38、3的脈沖信號。選擇24KHz的超長波頻率是為了減弱土壤對電磁波的影響。多諧振蕩器輸出的正脈沖信號經(jīng)過電容C3輸入到Q1，經(jīng)Q1放大之后，就形成了頻率穩(wěn)定度高、功率較大的脈沖信號輸入到探測線圈中，在線圈內(nèi)產(chǎn)生瞬間較強的電流，從而使線圈周圍產(chǎn)生恒定的交變磁場。</p><p>　　多諧振蕩器的核心為555定時器，555定時器具有成本低，性能可靠的特點，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密

39、特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。它內(nèi)部包括兩個電壓比較器，三個等值串聯(lián)電阻，一個 RS 觸發(fā)器，一個放電管 T 及功率輸出級。它提供兩個基準(zhǔn)電壓VCC /3 和 2VCC /3。555 定時器的功能主要由兩個比較器決定。兩個比較器的輸出電壓控制 RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng) 5 腳懸空時，則電壓比較器 C1 的同相輸入端的電壓為 2VCC /

40、3，C2 的反相輸入端的電壓為VCC /3。若觸發(fā)輸入端 TR 的電壓小于VCC /3，則比較器 C2 的輸出為 0，可使 RS 觸發(fā)器置 1，使輸出端 OUT=1。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于 2VCC/3，同時 TR 端的電壓大于VCC /3，則 C1 的輸出為 0，C2 的輸出為 1，可將 RS 觸發(fā)器置 0，使輸出為 0 電平。</p><p>　　3.2 數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計</p>

41、<p>　　數(shù)據(jù)采集電路由數(shù)據(jù)采集元件和峰值檢波放大電路組成。數(shù)據(jù)采集元件采用線性霍爾傳感器，該傳感器感應(yīng)變化的磁場，并將磁場信號變?yōu)殡妷盒盘杺魉徒o后邊的放大與峰值檢波電路。被放大的電壓信號再傳送給A/D轉(zhuǎn)換器。數(shù)據(jù)采集電路如圖3-2：</p><p>　　圖3-2 數(shù)據(jù)采集電路圖</p><p>　?。?）在設(shè)計中，選用UGN3503U線性霍爾傳感器來檢測通電線圈周圍的磁場變化

42、。UGN3503U線性霍爾傳感器可將感應(yīng)到的磁場強度信號線性地轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘枴?lt;/p><p>　　霍爾元件是根據(jù)霍爾效應(yīng)制成的，如圖3-3：</p><p>　　圖3-3 霍爾效應(yīng)原理圖</p><p>　　當(dāng)以電流I通過半導(dǎo)體兩端,并在其上加以和片子表面垂直的磁場B時，薄片的橫向兩側(cè)會出現(xiàn)一個電壓UH, 這種現(xiàn)象就是霍爾效應(yīng)。產(chǎn)生這種現(xiàn)象，是因為在磁場產(chǎn)生的洛侖

43、茲力的作用下通電半導(dǎo)體片中的載流子分別向片子橫向兩側(cè)偏轉(zhuǎn)和積聚，因而形成一個電場，被稱為霍爾電場。洛侖茲力與霍爾電場產(chǎn)生的電場力相反，電場力阻礙載流子繼續(xù)堆積，直到霍爾電場力和洛侖茲力相等。此時，半導(dǎo)體兩側(cè)產(chǎn)生一個穩(wěn)定的電壓，被稱為霍爾電壓UH。</p><p>　　UH=KHIB (V) （3-1）</p><p>　　由此可知，霍爾電壓的大小與控制電流I和磁感

44、應(yīng)強度B成正比。KH稱為霍爾元件的靈敏度，它與元件幾何尺寸和材料的性質(zhì)有關(guān)。當(dāng)外加電壓一定，通過恒定的電流，輸出電壓只與磁場B的大小成正比，即：</p><p>　　UH=KB (V) （3-2）</p><p>　　由式3-2知，霍爾輸出電壓將隨磁場強度的變化而變化。所以，可將霍爾元件做成探頭固定在適當(dāng)位置去檢測磁場變化，再根據(jù)霍爾輸出電壓的變化獲得需要檢測

45、的信息。</p><p>　　本設(shè)計中采用的線性霍爾傳感器UGN3503U就是將霍爾元件、高增益線性差分放大器和射極跟隨器集成在同一半導(dǎo)體基片上，提供了一個由外電壓源驅(qū)動、使用方便的磁敏傳感器。該器件的磁電轉(zhuǎn)換特性曲線如圖3-4所示[3]：</p><p>　　圖3-4 UGN3503U磁電轉(zhuǎn)換特性曲線</p><p>　　其輸出電壓正比于加在霍爾元件上的磁感強度B

46、。它的靈敏度典型值為13.5mV/mT，靜態(tài)輸出電壓為2.5V，輸出電阻為0.05KΩ。用它作探頭可測量，10ˉ6-10T的交變和恒定磁場。具有靈敏度高，線性度好，結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，耐震動，功耗小，壽命長，頻率高，輸出噪聲低等特點。在測量磁場時，將元件的第一腳接電源，第二腳接地，第三腳接高輸入阻抗電壓表，通電后，將電路放入被測磁場中讓磁力線垂直于電路表面，當(dāng)沒有磁場(B=0G)時，靜態(tài)輸出電壓是電源電壓的一半，當(dāng)外加磁場的北極靠

47、近器件標(biāo)志面時，會使輸出電壓低于靜態(tài)輸出電壓；當(dāng)外加磁場的南極靠近器件標(biāo)志面時，會使輸出電壓高于靜態(tài)輸出電壓。利用上述特性，將其固定在探測線圈的中心感應(yīng)線圈的磁場變化，并接在數(shù)據(jù)采集電路的前端，將磁場的變化信號轉(zhuǎn)化為電壓信號的變化而被后級電路接收和放大。[4]</p><p>　?。?）放大與峰值檢波電路</p><p>　　UGN35O3U線性霍爾元件輸出的電壓信號是一個毫伏級的信號，十

48、分微弱，所以，在對其進行處理前，首先要進行放大。在設(shè)計中，信號放大電路采用集成運算放大器LM324，其輸入阻抗高、漂移較小、共模抑制比高。UGN3503線性霍爾元件輸出的電壓信號經(jīng)電容輸送到前級運算放大器U4的同相輸入端。在電路設(shè)計中，采用+5V單電源給運放LM324供電。經(jīng)前級運算放大器放大的信號經(jīng)耦合電容C7輸入到后級峰值檢測電路中。</p><p>　　峰值檢測電路由兩級運算放大器組成，第一級運放將輸入信號

49、的峰值傳遞到電容C8上，并保持下來。第二級運放組成緩沖放大器，將輸出與電容隔離開來。在設(shè)計中，第二級與第三級運放同樣采用運算放大器LM324，這樣可充分利用LM324。通過該電路，將采集到的微弱電壓信號放大至0V-5V，以滿足A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809所要求的輸入電壓變換范圍，然后A/D轉(zhuǎn)換電路對檢測到的峰值進行轉(zhuǎn)化。</p><p>　　LM324是四運放集成電路，它采用14管腳雙列直插塑料（陶瓷）封裝。它的內(nèi)

50、部包含四組形式完全相同的運算放大器，除電源共用外，四組運放相互獨立。</p><p>　　LM324與單電源應(yīng)用場合的標(biāo)準(zhǔn)運算放大器相比，它有一些顯著的特點，該四放大器可以工作在低到3.0V或者高到32V的電源下，靜態(tài)電流大致為MC1741的靜態(tài)電流的五分之一，共模輸入范圍包括負電源，因而消除了在許多應(yīng)用場合中采用外部偏置元件的必要性。LM324元器件的引腳圖如圖3-5：</p><p>

51、　　圖3-5 LM324的引腳圖</p><p>　　3.3 A/D轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換器將采集來的電壓信號進行A/D轉(zhuǎn)換，把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再在單片機的控制下輸送給單片機處理控制。單片機的時鐘信號由12MHz的晶振提供，A/D轉(zhuǎn)換器的時鐘信號由單片機經(jīng)四分頻獲得。本電路還采用74LS02元器件，實現(xiàn)端口間的“或非”功能。A/D轉(zhuǎn)換電路如圖3-6：</p&

52、gt;<p>　　圖3-6 最小系統(tǒng)電路圖</p><p>　?。?）在本次設(shè)計中，采用的A/D轉(zhuǎn)換器為ADC0809型。ADC0809是8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，可對八路模擬電壓量進行分時轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換速度為100μs。當(dāng)?shù)刂锋i存允許信號ALE=1時，3位地址信號A、B、C送入地址鎖存器，選擇8路模擬量中的一路實現(xiàn)A/D變換。本設(shè)計中只使用通道NI0，所以，地址譯碼器ABC直接接地為000，采用線選

53、法尋址。ADC0809的引腳圖如圖3-7：</p><p>　　圖3-7 ADC0809引腳圖</p><p>　　ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如上圖所示。下面說明各引腳功能：　　IN0～IN7：8路模擬量輸入端。　　2-1～2-8：8位數(shù)字量輸出端?！　DDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路　　ALE：地址鎖存允許信號

54、，輸入，高電平有效?！　TART： A／D轉(zhuǎn)換啟動信號，輸入，高電平有效?！　OC： A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）?！　E：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。　　CLK：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640KHZ?！　EF（+）、REF（-）：基準(zhǔn)電壓?！　cc：電源，單一＋5V

55、。　　GND：地。 （2）采用的單片機為AT89C52型，AT89C52是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，其具有如下特點：40個引腳，256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器，8K Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器，2個數(shù)據(jù)指針，32個外部雙向輸入/輸出(I/O)口，</p><p>　　圖3-8 AT89C52引腳圖</p><p>　　AT89C52單片機有40條引腳

56、，采用雙列直插式封裝，如上圖所示。下面說明各引腳功能：</p><p>　　XTAL2:系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸出端,一般在設(shè)計上只要在XTAL1和XTA L2上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動作了</p><p>　　RESET:AT89C52的重置引腳,高電平動作。</p><p>　　VCC:AT89S52電源正端輸入</p><p>　

57、　EA/Vpp:EA低電平動作,當(dāng)此引腳接低電平后,系統(tǒng)會取用外部的程序代碼來執(zhí)行程序。</p><p><b>　　VSS:電源地端。</b></p><p>　　XTALI:單芯片系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸入端。</p><p>　　ALE/PROG:ALE可以觸發(fā)外部的8位鎖存器,將端u0的地址總線(A0-A7)鎖進鎖存器中。平時在程序執(zhí)行時

58、ALE引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)工作頻率的1/6,因此可以用來驅(qū)動其他周邊晶片的時鐘輸入</p><p>　　PSEN:PSEN為程序儲存啟用,當(dāng)8051被設(shè)成為讀取外部程序代碼工作模式時(EA=0),會送出此信一號以便取得程序代碼,通常這支腳是接到EPROM的OE腳。</p><p>　　PO(P0.0~P0.7 ):端口0是一個8位寬的雙向輸出入端口,P0.0表示位0, P0.1表示位I,

59、依此類推。</p><p>　　P1(P1.0--P1.7):端口1也是具有內(nèi)部提升電路的雙向1/O端口。</p><p>　　P2(P2.0~ P2.7):端口2是具有內(nèi)部提升電路的雙向1/O端口。</p><p>　　P3(P3.0--P3.7):端口 3也具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口。</p><p>　　（3）ADC0809片內(nèi)有

60、三態(tài)輸出緩沖器，可直接與單片機的數(shù)據(jù)總線相連接，這里將它的數(shù)據(jù)輸出口直接與單片機的數(shù)據(jù)總線P0口相連接，AT89C52的P0口作為數(shù)據(jù)總線，又作為低8位地址總線，ADC0809的片內(nèi)沒有時鐘，利用AT89S52提供的地址鎖存允許信號ALE經(jīng)計數(shù)器74LS163構(gòu)成的4分頻器分頻獲得。</p><p>　　放大后的電壓信號經(jīng)過通道IN0送入ADC0809進行A/D轉(zhuǎn)換。將P2.7作為片選信號，由AT89C52的P2

61、.7和寫信號控制ADC0809的轉(zhuǎn)換啟動START和地址鎖存ALE，當(dāng)ADC0809的START啟動信號輸入端為高電平時A/D開始轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)束時，送出轉(zhuǎn)換結(jié)束信號EOC，并將8位數(shù)字量D7-D0鎖存到輸出緩存器。AT89S52的讀信號端發(fā)出一個輸出允許命令輸入到ADC0809的OE端，OE端呈高電位，用以打開三態(tài)輸出鎖存器，AT89C52從ADC0809讀取相應(yīng)電壓數(shù)字量，然后存入數(shù)據(jù)緩沖器中。</p><p>

62、;　　3.4 鍵盤控制電路的設(shè)計</p><p>　　鍵盤是最常用的單片機輸入設(shè)備,是一組按鍵的集合。操作人員可以通過鍵盤輸入數(shù)據(jù)或命令，實現(xiàn)簡單的人-機通信。按鍵是一種常開型按鈕開關(guān)。常態(tài)時，按鍵的兩個觸點處于斷開狀態(tài)，按下鍵時他們才閉合。</p><p>　　本設(shè)計中采用獨立連接式非編碼鍵盤，即每一個按鍵占用一條I/O接口線。當(dāng)有任一鍵按下時，與之相連的輸入數(shù)據(jù)線為“0”，否則置“1”

63、。鍵盤控制電路如圖3-9：</p><p>　　圖3-9 鍵盤控制電路圖</p><p>　　本設(shè)計選用的這種鍵盤控制電路的優(yōu)點是明了簡單，判斷是否有鍵按下的程序也十分簡單。其中，K1鍵作為功能鍵設(shè)置靈敏度△U，靈敏度是可調(diào)的，K2為加1鍵，K3為減1鍵，都用來調(diào)節(jié)靈敏度，K4是確定鍵，用來確定靈敏度值。</p><p>　　3.5 顯示電路的設(shè)計</p>

64、;<p>　　顯示電路與單片機的RXD、TXD相連，用于顯示探測儀的靈敏度，其數(shù)值由鍵盤控制電路設(shè)置。AT89C52工作在0模式下，收發(fā)信息均通過RXD完成，TXD則作為同步時鐘輸出，在同步時鐘作用下，利用串行口加外圍芯片74HC164構(gòu)成的并行輸入/輸出口，實現(xiàn)由串行到并行的數(shù)據(jù)通信，用于顯示器數(shù)碼管驅(qū)動。當(dāng)鍵盤控制部分各鍵按下時，數(shù)碼管顯示相對應(yīng)靈敏度數(shù)值。顯示電路如圖3-10：</p><p>

65、;　　圖3-10 顯示電路圖</p><p>　　本設(shè)計中采用的元器件74HC164是高速硅門 CMOS 器件，與低功耗肖特基型 TTL (LSTTL) 器件的引腳兼容。74HC164是 8 位邊沿觸發(fā)式移位寄存器，串行輸入數(shù)據(jù)，然后并行輸出。數(shù)據(jù)通過兩個輸入端（DSA 或 DSB）之一串行輸入；任一輸入端可以用作高電平使能端，控制另一輸入端的數(shù)據(jù)輸入。兩個輸入端或者連接在一起，或者把不用的輸入端接高電平，不能懸

66、空。時鐘 (CP) 每次由低變高時，數(shù)據(jù)右移一位，輸入到 Q0， Q0 是兩個數(shù)據(jù)輸入端（DSA 和 DSB）的邏輯與，它將上升時鐘沿之前保持一個建立時間的長度。主復(fù)位 (MR) 輸入端上的一個低電平將使其它所有輸入端都無效，同時非同步地清除寄存器，強制所有的輸出為低電平。元器件74HC164的引腳圖如圖3-11，引腳的功能表如表3-12：</p><p>　　圖3-11 74HC164引腳圖</p>

67、<p>　　圖3-11 74HC164引腳功能表</p><p>　　3.6 報警電路的設(shè)計</p><p>　　蜂鳴器報警電路的設(shè)計</p><p>　　蜂鳴器報警電路包括一個三極管、一個蜂鳴器、一個續(xù)流二極管和一個電源濾波電容。當(dāng)檢測到金屬地雷時，被測物理量由單片機I/O口P1.6輸出信號驅(qū)動蜂鳴器報警。蜂鳴器報警電路如圖3-12：</p&g

68、t;<p>　　圖3-12 蜂鳴器報警電路</p><p>　　LED報警電路的設(shè)計</p><p>　　LED報警電路由一個二極管和一個保護電阻組成，當(dāng)檢測到金屬地雷時，被測物理量由單片機I/O口P1.0輸出信號驅(qū)動LED發(fā)光。LED報警電路如圖3-13：</p><p>　　圖3-13 報警電路圖</p><p>　　3.7

69、 電源電路的設(shè)計</p><p>　　電路中需要9V和5V兩個不同的電源供電，其中數(shù)據(jù)采集電路需要9V電源，而其他電路需要5V電源。所以本次設(shè)計的電源電路需要該項要求。本次設(shè)計中的電源電路包括LM7805元器件，紐扣電池，和一些電容組成。電源電路如圖3-14：</p><p>　　圖3-14電源電路圖</p><p>　　電路中紐扣電池提供9V電壓，負責(zé)給數(shù)據(jù)采集電

70、路供電。電路板內(nèi)采用三端穩(wěn)壓集成電路塊LM7805為板內(nèi)其他元器件供電。LM7805三端正穩(wěn)壓器具有內(nèi)部過流、熱過載和輸出晶體管安全區(qū)保護功能，可將9V的輸入電壓轉(zhuǎn)換為+5V電壓，最大輸出電流0.5A，保證板內(nèi)555定時器、UGN3503U、AT89S52、ADC0809等芯片和元件可靠地工作。</p><p>　　第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計</p><p>　　4.1 軟件設(shè)計思想</p

71、><p>　　在設(shè)計軟件中，本文從系統(tǒng)的實用性、可靠性及方便靈活等幾個方面出發(fā)，使程序滿足設(shè)計的功能要求。整個系統(tǒng)的軟件包括主程序、一個外部中斷服務(wù)程序、數(shù)字濾波程序、比較判斷子程序及發(fā)光報警等若干個子程序。軟件采用匯編語言編寫，并采用模塊化設(shè)計，使程序結(jié)構(gòu)清晰，便于今后進一步擴展系統(tǒng)的功能。</p><p>　　主程序初始化以后置位AT89C52的中斷控制位EA，使CPU開放中斷。然后通過檢

72、測RAM中數(shù)值的值來判斷是否采集基準(zhǔn)電壓U0，如果未采集過U0，則啟動ADC0809對NIO通道的模擬輸入量進行A/D轉(zhuǎn)換。在電路設(shè)計中，ADC0809的EOC端通過反相器接AT89C52的NIT1端，作為中斷申請。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換完畢后，ADC0809的EOC端向AT89C52的INT1的返向端送入一個中斷申請信號，AT89C52接此信號后響應(yīng)中斷請求，中斷服務(wù)程序進行壓棧，讀取來自ADC0809數(shù)據(jù)輸出口的8位數(shù)字量，并將數(shù)字量儲存到單

73、片機RAM中，然后啟動ADC0809的下一次轉(zhuǎn)換。經(jīng)過數(shù)據(jù)軟件濾波之后將其存放在單片機RAM 中，作為基準(zhǔn)電壓U0。[9]</p><p>　　靈敏度△U的值被存放在單片機RAM中。在檢測過程中，將A/D轉(zhuǎn)換器采集到的電壓信號經(jīng)數(shù)據(jù)軟件濾波后存入內(nèi)部RAM中，然后將此數(shù)據(jù)Ux二和基準(zhǔn)電壓U0進行比較，二者差值U存放在單片機ARM中。而后再通過判據(jù)算法將此差值U與靈敏度△U進行比較，以確定是否報警鍵盤控制電路各鍵控

74、制靈敏度的值，并在顯示電路部分顯示按鍵后的對應(yīng)數(shù)值。</p><p>　　4.2 數(shù)字濾波及其算法</p><p>　　探測器的主要設(shè)計指標(biāo)是噪聲的抑制能力。為了避免采集電壓量時經(jīng)常碰到的各種瞬時干擾，本設(shè)計中采用算術(shù)平均濾波法，即在一次電壓量的采集中，在很短的時間內(nèi)對它進行N次采集，將它轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后求和，分析出N次輸入中的最大值和最小值，然后減去最大值和最小值，除以(N-2)得到平均值

75、的方法，完成一次數(shù)據(jù)采集的軟件濾波。因為靈敏度的要求和計算方便，本設(shè)計中選擇了N=6。用軟件代替硬件，從而省去了復(fù)雜的硬件，而且能夠取得好而精確的效果。[10]</p><p>　　4.3 系統(tǒng)主程序設(shè)計</p><p>　　程序流程圖如圖4-1：</p><p>　　程序參考附錄2[13]。</p><p>　　圖4-1 主程序流程圖<

76、;/p><p>　　4.4 子程序的設(shè)計</p><p>　　4.4.1 鍵盤控制子程序的設(shè)計</p><p>　　程序流程圖如圖4-2：</p><p>　　程序參看附錄2[14]。</p><p>　　圖4-2 鍵盤控制程序流程圖</p><p>　　4.4.2 數(shù)字濾波子程序的設(shè)計</p

77、><p>　　設(shè)一個采樣周期，對通道0連續(xù)采樣6次，然后去掉最大和最小值，把剩余的累加和求算術(shù)平均值作為本周期采樣值。存入內(nèi)部RAM中。其中，R2寄存器存放最大值，R3寄存器存放最小值，R4寄存器存放累加和，R0存放連續(xù)采樣次數(shù)。</p><p>　　程序流程圖如圖4-3：</p><p>　　程序參看附錄2[15]。</p><p>　　圖4-

78、3 數(shù)字濾波程序流程圖</p><p>　　4.4.3 顯示與報警子程序的設(shè)計</p><p>　　程序流程圖如圖4-4：</p><p>　　程序參看附錄2[16]。</p><p>　　圖4-4 報警程序流程圖</p><p>　　第五章 系統(tǒng)仿真結(jié)果與技術(shù)指標(biāo)分析</p><p>　　5.

79、1 系統(tǒng)仿真結(jié)果及分析</p><p>　　仿真調(diào)試的內(nèi)容是要把程序修改正確，使編譯能夠通過，而且還要用Proteus仿真軟件中的一些功能來查看程序所實現(xiàn)的功能是否能夠和預(yù)期的功能相符合。需要反復(fù)調(diào)試，直到能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期結(jié)果為止。本次設(shè)計是在Keil中來進行編譯和調(diào)試的。</p><p>　　5.1.1 線性霍爾傳感器調(diào)試結(jié)果及分析</p><p>　　外加磁場的南極

80、靠近器件標(biāo)志面時</p><p>　　R/mT 300 200 100</p><p>　　輸出電壓（V） 2.1 2.3 2.8</p><p>　　外加磁場的北極靠近器件標(biāo)志面時</p><p>　　R/mT 100 200 300</p&g

81、t;<p>　　輸出電壓（V） 4.3 4.8 5.1</p><p>　　線性霍爾傳感器部分的調(diào)試結(jié)果基本是正確的，但由于外部環(huán)境的影響及硬件設(shè)備的不良等因素，調(diào)試過程中遇到了一些問題，模擬出的結(jié)果存在一定的誤差，經(jīng)過多次采樣，盡量使結(jié)果與理論值得差值縮小，達到了預(yù)期的結(jié)果。</p><p>　　5.1.2 振蕩電路調(diào)試結(jié)果及分析</p>

82、<p>　　振蕩電路輸出的是一方波，可以讀出占空比和輸出脈沖的頻率，其仿真結(jié)果如圖5-1所示</p><p><b>　　圖5-1 多諧輸出</b></p><p>　　從調(diào)試的結(jié)果中可以讀出T1的值為：0.028ms,T2的值為：0.014ms。輸出頻率等于23.573KHZ，而理論上輸出脈沖的頻率是24KHZ，從讀出的結(jié)果可以看出與理論值有一定的誤差

83、，這是由于調(diào)試過程中如環(huán)境、儀器設(shè)備等因素造成的，雖然結(jié)果有誤差，但基本上是正確的，說明多諧振蕩器部分電路是正確的。</p><p>　　5.1.3顯示電路仿真結(jié)果及分析</p><p>　　顯示部分顯示的數(shù)據(jù)是設(shè)定的靈敏度值，當(dāng)按下各鍵盤部分各個鍵時，在顯示電路部分顯示相對應(yīng)的數(shù)據(jù)，顯示結(jié)果如圖5-2所示。</p><p>　　初始狀態(tài)

84、 加1顯示值</p><p>　　加15顯示值 減11顯示值</p><p><b>　　圖5-2 顯示值</b></p><p>　　經(jīng)過多次試驗和從顯示的值可以看出仿真結(jié)果基本正確，由于繪制電路中出現(xiàn)了一些問題，仿真過程中出現(xiàn)了顯示模糊、不穩(wěn)定等一些問題，但最終還是得到了比較理想的顯示數(shù)據(jù)。&l

85、t;/p><p>　　5.1.4 蜂鳴器仿真結(jié)果及分析</p><p>　　從P1.6口接出來的蜂鳴器電路用來發(fā)出探測到金屬地雷時的報警信號。蜂鳴器正常報警，結(jié)果正常。</p><p>　　5.2 系統(tǒng)結(jié)果總結(jié)</p><p>　　綜上所述，在仿真調(diào)試過程中雖然遇到了一些問題，但是經(jīng)過分析改正最終成功調(diào)試出了多諧振蕩電路的輸出、數(shù)據(jù)采集電路的輸出

86、、顯示部分的顯示值和蜂鳴聲等結(jié)果。但是還存在一些問題，如數(shù)碼管顯示器顯示數(shù)字時有些閃爍不定，多諧振蕩電路輸出脈沖的不穩(wěn)定等?？偟膩碚f還是比較成功的。</p><p>　　5.3 主要技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　工作頻率、靈敏度和穩(wěn)定性是地雷探測儀的主要技術(shù)指標(biāo)。</p><p>　　5.3.1 探測儀工作頻率</p><p>　　工作頻率為

87、24KHz，選擇24KHz的超長波頻率是為了減弱土壤對電磁波的影響。</p><p>　　5.3.2探測儀靈敏度</p><p>　　由公式(2-2)可知：</p><p>　　檢測線圈的尺寸對靈敏度的影響：檢測線圈尺寸的大小決定了探測面積的大小，尺寸越大，探測面積越大，線圈中心磁場強度越低，因為霍爾元件固定在線圈中心，所以為了保證霍爾元件能有效的探測磁場，線圈的尺

88、寸不宜太大。</p><p>　　檢測線圈的匝數(shù)對靈敏度的影響：當(dāng)線圈的匝數(shù)作為唯一變量時，匝數(shù)越少靈敏度越高，但同時通過霍爾元件的磁感線越少，所以線圈的匝數(shù)應(yīng)適宜。</p><p>　　5.3.3 探測儀穩(wěn)定性</p><p>　　（1）環(huán)境溫度的變化，儀器元件參數(shù)也會改變，影響儀器工作的穩(wěn)定。</p><p>　?。?）應(yīng)盡量減少線圈與電

89、路之間引線的長度，以減少分布電容</p><p><b>　　第六章 結(jié)論</b></p><p>　　本設(shè)計根據(jù)電磁感應(yīng)原理來設(shè)計地雷探測器。</p><p>　　首先介紹了探測地雷的理論依據(jù)，當(dāng)通電線圈靠近地雷時，地雷產(chǎn)生渦流效應(yīng)，反作用于原磁場，同時原磁場的介質(zhì)條件發(fā)生變化，雙重作用下，使原磁場發(fā)生變化。</p><p

90、>　　硬件系統(tǒng)分為兩個部分，一部分為線圈震蕩電路，包括：多諧振蕩電路、放大電路和探測線圈；另一部分為控制電路，包括：UGN3503U線性霍爾元件，前置放大電路，峰值檢波電路,ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器，AT89C52單片機，LED顯示電路，聲音報警電路及電源電路。通過這些電路將磁場強度信號變?yōu)殡妷盒盘?，根?jù)電壓信號做出判斷。</p><p>　　軟件設(shè)計中，從系統(tǒng)的實用性、可靠性及方便靈活等幾個方面出發(fā)，使程

91、序滿足設(shè)計的功能要求。整個系統(tǒng)的軟件包括主程序、一個外部中斷服務(wù)程序、數(shù)字濾波程序、比較判斷子程序及發(fā)光報警等若干個子程序，采用匯編語言編寫。</p><p>　　最后分析了設(shè)計中的主要技術(shù)指標(biāo)，包括金屬探測器的工作頻率（12KHZ），靈敏度（包括：檢測線圈的尺寸對儀器靈敏度的影響和匝數(shù)對靈敏度的影響）以及穩(wěn)定性等技術(shù)指標(biāo)。</p><p>　　本次設(shè)計的地雷探測儀是最簡易的地雷探測儀，只

92、能對淺層地雷進行探測，因為該探測儀受外界環(huán)境因素影響大，環(huán)境溫度，土壤濕度以及土壤中其他雜物都會對影響該探測儀的靈敏度。但因其簡易性，能更好應(yīng)用于平民探測，能有效的減少無辜平民的傷害。</p><p>　　本次所設(shè)計的地雷探測儀有兩個優(yōu)點，一是可以設(shè)定靈敏度，讓其有更廣的應(yīng)用范圍；二是有兩個報警系統(tǒng)，蜂鳴器報警系統(tǒng)和LED報警系統(tǒng)，其中一個出現(xiàn)問題不會對探測儀有太大的影響。但該探測儀的設(shè)計中也出現(xiàn)了一些問題，系統(tǒng)

93、不夠穩(wěn)定，受外界環(huán)境因素影響大，這些問題有待解決。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 周省三.《電磁場基本教程》[J].高等教育出版社 ，2003.</p><p>　　[2] 程守洙、江之水.《普通物理學(xué)2》[J].高等教育出版社，2001.</p><p>　　[3]

94、 3503 RATIOMETRIC LINEAR HALL-EFFECT SENSORS.CoPyright1985，2002 Allegro Mieorsystems，InC</p><p>　　[4] 涂有瑞.《霍爾傳感元器件及其應(yīng)用》 《電子元器件應(yīng)用》[J].高等教育 出版社，2002 .</p><p>　　[5] 減春華.《電子線路設(shè)計與應(yīng)用》[J].高等教育出

95、版社，2004.</p><p>　　[6] 蔡明生.《電子設(shè)計》[J].高等教育出版社，2003.</p><p>　　[7] 何立民.《單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計》[J].北京航空航天大學(xué)出版社，2004.</p><p>　　[8] 吳金戌、沈慶陽、郭庭吉 .《8051單片機實踐與應(yīng)用》[J].清華大學(xué)出版社，2004.</p><p&

96、gt;　　[9] 張毅剛、彭喜元、姜守達.《新編MCS-51單片機應(yīng)用設(shè)計》[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2001.</p><p>　　[10] 李全利、遲榮強 .《單片機原理及接口技術(shù)》[J].高等教育出版社，2003.</p><p>　　[11] 沙占友、王彥朋、孟志永等.《單片機外圍電路設(shè)計》[J].電子工業(yè)出版社,2006.</p><p>　　

97、[12] 房小翠.《單片機實用系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)》[J].國防工業(yè)出版社，2006.</p><p>　　[13] 楊振江、杜鐵軍、李群.《流行單片機實用子程序及應(yīng)用實例》[J].西安電子科技大學(xué)出版社，2004.</p><p>　　[14] 孫涵芳、徐愛卿等.《MCS-51196系列單片機原理及應(yīng)用》[J].北京航空航天大學(xué)出版社，2005.</p><p>　

98、　[15] ATMEL：8-bit Microcontroller with 8K Bytes in-System Programmable Flash, AT89S52,2001.</p><p>　　[16] 李伯成.《基于MCS-51單片機的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計》[J].北京電子工業(yè)出版社，2004.</p><p>　　[17] 程德福、林君.《智能儀器》[J].機械工業(yè)出版社，200

99、5.</p><p>　　[18] 康華光.《電子技術(shù)基礎(chǔ)》[J].高等教育出版社，2006.</p><p>　　[19] 閻石.《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》[J].高等教育出版社,2006.</p><p>　　[20] 唐文彥.《傳感器》[J].機械工業(yè)出版社，2000.</p><p><b>　　致謝</b></

100、p><p>　　本次設(shè)計，先對項目進行了可行性論證，然后確定項目，之后便開始整個設(shè)計。硬件電路的設(shè)計、元器件的選擇、元器件參數(shù)的測試、硬件電路圖的最終確定，乃至利用Altium Designer繪制原理圖和PCB板，我投入了相當(dāng)多的精力，為了了解硬件電路設(shè)計中涉及到的每個元器件的參數(shù)，了解單片機資源的配置以及單片機的各種指令的應(yīng)用，我從圖書館和網(wǎng)上查閱了大量的資料。這次設(shè)計讓我熟悉了Altium Designer及單

101、片機下載編寫等軟件的應(yīng)用，并回顧了《模擬》《數(shù)字》《單片機》《高頻》等學(xué)過的知識。本次設(shè)計，我是一步一步摸索學(xué)習(xí)中完成的，讓我學(xué)到了好多知識，受益匪淺。</p><p>　　四年的本科學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束，在論文完成之際，我衷心地感謝在這四年的學(xué)習(xí)和生活中培養(yǎng)過我、幫助過我以及在論文寫作期間給予指導(dǎo)和支持的所有老師和同學(xué)。</p><p>　　衷心感謝我的導(dǎo)師xx老師。整個設(shè)計過程謝老師對我們

102、進行面對面指導(dǎo)，詢問設(shè)計的進展，并過程遇到的問題進行悉心指導(dǎo)。謝老師嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和淵博的知識讓我學(xué)到了好多，使我有明確的設(shè)計思路和正確的學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)了我獨立學(xué)習(xí)的能力。</p><p>　　剛開始設(shè)計時，由于對設(shè)計的項目了解的不多，我參考了大量的教材及中英文專業(yè)資料，期間得到了xx老師的熱心指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助，在此我對給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)表示衷心地感謝。</p><p>　　附 錄1

103、 電路原理圖</p><p>　　附 錄2 各模塊程序</p><p>　　ADPORT EQU 7FF8H ;ADC0809通道0地址</p><p>　　△U EQU 20H ;靈敏度存放在20H</p><p>　　U0 EQU 21H

104、 ;基準(zhǔn)電壓存放在21H</p><p>　　U EQU 22H ;差值存放在22H</p><p>　　ORG 0000H ;主程序起始地址</p><p>　　LJMP MAIN ;轉(zhuǎn)主

105、程序</p><p>　　ORG 0013H ;INT1中斷服務(wù)程序入口</p><p>　　LJMP INT1 ;轉(zhuǎn)NITI中斷服務(wù)程序</p><p>　　ORG 0020H ;</p><p&

106、gt;　　MAIN：MOV SP，#60 ;設(shè)置堆棧指針</p><p>　　MOV 20H，#N ;放入靈敏度值(設(shè)靈敏度值為N)</p><p>　　MOV R7，#FFH ; R7=1111111 ;初始化讀數(shù)標(biāo)志</p><p>　　MOV 21H，

107、00H ;21H單元清零</p><p>　　MOV 22H，00H ;22H單元清零</p><p>　　MOV Rl， #3OH ;R1為緩沖區(qū)數(shù)據(jù)地址指針，送</p><p><b>　　數(shù)據(jù)緩沖區(qū)首址</b><

108、;/p><p>　　RET ;</p><p>　　2．中斷服務(wù)程序 </p><p>　　AD: SETB IT1 ;當(dāng)ADC0809的EOC輸出電平上</p><p><b

109、>　　跳沿觸發(fā)中斷1</b></p><p>　　SETB EA ；打開總中斷開關(guān)(片內(nèi)中斷允</p><p>　　許寄存器IE.7=EA)</p><p>　　SETB EX1 ;允許外中斷1中斷</p><p