基于电磁感应的金属探测实验装置研究

论文总字数：17378字

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。利用其可以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。

本文设计的金属探测是根据电磁感应原理制成的。由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。它还设计了接口，可以和外围的系统进行通讯，实现了与单片机管理的液晶显示及按键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。

关键词：单片机；振荡器；金属探测器；电磁感应

The Research of Metal Detection Device Based on Electromagnetic Induction

Abstract

Metal detector is used to detect metal instruments, widely used in industrial production, security, entertainment and other fields. The utility model can be used for detecting the metal articles carried by people, such as a knife, a pen, and even a thin aluminum sheet of a cigarette box.

The metal detector designed in this paper is based on the principle of electromagnetic induction. The sine wave is generated by the oscillation circuit, which is amplified and shaped into a single chip microcomputer to detect the change of the frequency. When the first time to meet the principle of electromagnetic induction due to the establishment of the vibration will be affected, the frequency will change, the microcontroller detects this change after the alarm. It also designs the interface, and can communicate with the peripheral system, to achieve the management of SCM and LCD display and key components of the peripheral data processing and display module communication. The data detected by the front end is processed and analyzed, and the results are displayed on the LCD screen.

Key words: SCM；Oscillator；Metal-Detector；Electromagnetic-Induction

目 录

摘　要 I

Abstract II

第一章 引 言 1

1.1 设计背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

第二章 设计任务及思路 3

2.1设计任务 3

2.2电磁感应原理 3

2.3金属探测器设计方案 4

第三章 硬件电路设计 6

3.1 主控器件简介 6

3.1.1 主控器件概要 6

3.1.2 主控器件特性 7

3.2 LCD1602显示屏简介 8

3.2.1 LCD1602概述 8

3.2.2 LCD1602的基本命令 9

3.3 LM393电压比较器简介 10

3.3.1 LM393的特点 10

3.3.2 LM393的优势 11

3.4 电路模块设计 12

3.4.1 最小系统电路 12

3.4.2 LCD1602电路 13

3.4.3 LC振荡器电路及波形转换电路 14

第四章 软件程序设计 15

4.1概述 15

4.2频率获取软件流程 16

4.3键盘接收软件流程 17

第五章 系统实验调试 18

5.1 系统测试内容 18

5.2 实验器件 18

5.3 实验注意事项 18

5.4 实验步骤 18

5.5 实验数据处理 19

5.6 数据分析及结论 20

第六章 结束语 21

致 谢 22

参考文献 23

附 录 24

第一章 引 言

1.1设计背景及意义

金属探测器就是用来探测寻找东西的一种电子设备，就像声波探测器是用来探测石油一样，而金属探测器顾名思义就是用来探测寻找金属的存在或可以用来探测未知物体的是否为金属物体。金属探测器最早是在西方被发明的，当时的西方正是工业发展的巅峰时期，而工业的发展是离不开金属的，所以当时的金属探测器主要是被用来探测寻找金属矿区的。过后随着社会的发展，金属探测器被运用到了军事方面，在一战和二战时期地雷被大量的运用在战场，随后便用了新的兵种——工兵，他们主要的战斗工具除了枪炮就是手中的金属探测器，地雷中多少会含有一些金属成分，因此金属探测器在当时挽救了很多的生命。

一般来说被运用在军事上的器件是发展最快的，因为它是举全国之人才、经济、资源来研究的。所以随后金属探测器得到了空前的发展，它主要的提升体现在金属探测的精度上和灵敏上。探测精度是表示对于金属含量比较低或金属质量体积比较小都可以将它准确的探测出来，而探测灵敏度是表示金属探测器距离金属物比较远是也可由金属探测器探测到，距离越远说明金属探测器的灵敏度越高。在食品中金属的存在对人的身体是致命的，所以在一些易混进金属的食品加工包装工厂也会有金属探测器的运用；在我们身边感受最明显的应用就是在考场上的使用，为防止考试携带电子作弊设备所以在考生进场前都会用手持的金属探测器对考生进行一次安全检查；而运用最为广泛的当属于车站和机场的安检带，它是对乘客行李箱的全方位探测，当然它不仅仅能探测到金属还能探测塑料等等。现在的金属探测系统虽然得到了很大的提高，但它仍然还有很多的提升空间。现在的很多金属探测器的价格成本还比较高，在未来还需在探测精度和探测灵敏度不变或更进一步的情况下，将金属探测器的制作成本降到更低，做到保质保量还降价的发展方向。^[1]

1.2 国内外研究现状

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