1、 西安科技大学高新学院毕业设计（论文）任务书系 别 ： 机电信息学院专 业 ： 计算机科学与技术学 生 姓 名 ： Xxxxx 学 号：设 计 (论 文 )题 目 ： 单片机管线探测器设计与制作起 迄 日 期 : 2013 年 7 月 9 日-2014 年 1 月 12 日设 计 (论 文 )地 点 : xxxxxx指 导 教 师 : xxxx专 业 教 研 室 负 责 人 : xxx发任务书日期: 2013 年 7 月 09 日任务书填写要求1毕业设计（论文）任务书由指导教师根据各课题的具体情况指导学生填写。此任务书应在毕业设计（论文）开始前一周内填好并发给学生；2任务书内容必须用黑墨水笔工
2、整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，不得随便涂改或潦草书写，禁止打印在其它纸上后剪贴；3任务书内填写的内容，必须和学生毕业设计（论文）完成的情况相一致，若有变更，应当经过所在专业主管领导审批后方可重新填写；4任务书内有关“系别” 、 “专业”等名称的填写，应写中文全称，不能写数字代码。学生的“学号”要写全号，不能只写最后 2 位或 1 位数字；5任务书内“主要参考文献”的填写，应按照国标 GB 771487文后参考文献著录规则的要求书写，不能有随意性；6有关年月日等日期的填写，应当按照国标 GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规
3、定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年 3 月 15 日”或“2004-03-15” 。毕 业 设 计（论 文）任 务 书1本毕业设计（论文）课题应达到的目的：单片机管线探测器设计与制作题目，是为现代家居装修改水改电做原线路参考而设立的。题目要求熟悉和掌握单片机的原理、三点振荡器原理和 LCD1602 液晶显示器功能，利用合适的 51（或 52）系列单片机进行硬件和软件设计，完成单片机管线探测器的电路设计、主要线路制造和联机调试，达到实用目的。2本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：技术要求：（1）采用电池供电，所完成装置应尽可能小体积；（2）装
4、置要保证 5 厘米之内，正确探测出有色金属和黑金属的轨迹；（3）探测灵敏度可调。工作要求：（1）完成对单片机及电磁探测原理的调研和设计；（2）利用 PROTEUS 等工具软件完成管线探测器的硬件电路图设计；（3）利用 C51 等工具软件完成管线探测器的软件设计；（4）将整个程序下载到设计和制作好的硬件设备上；（5）完成组装与测试。毕 业 设 计（论 文）任 务 书3对本毕业设计（论文）课题成果的要求包括毕业设计、论文、图表、实物样品等：（1）提供一套比较完整的成品模型；和其相应的驱动软件。（2）论文：按照计算机工程的要求和论文写作规范，完成论文。4主要参考文献：根据搜索和查找资料，具体填写！
5、要求按国标 GB 771487文后参考文献著录规则书写，例如：1 刘国钧，陈绍业，王凤翥.图书馆目录.第 1 版.北京：高等教育出版社，19572 傅承义，陈运泰，祁贵中.地球物理学基础.北京：科学出版社，1985，4473 华罗庚，王元.论一致分布与近似分析.中国科学，1973（4）：3393574 张筑生.微分半动力系统的不变集研究：学位论文，北京：数学系统学研究所，19835 Borko H，Bernier C LIndexing concepts and methods .New York:Academic Pr,1978毕 业 设 计（论 文）任 务 书5本毕业设计（论文）课题工作进
6、度计划：起 迄 日 期 工 作 内 容2013 年10 月 07 至 10 月 20 日1.根据题目和毕业设计任务书的要求，采样应用考察或者网络搜索等方式进行调研，同时积累资料。2.完成开题报告。2013 年10 月 21 至 11 月 03 日1. 学习单片机原理与应用、C51 软件，复习如 PROTEUS等电路图绘制软件。2. 完成电路图设计。2013 年11 月 04 至 12 月 01 日1. 采购元器件，完成硬件电路焊接。2. 设计和加工（或采购）机械部分，完成组装3. 完成软件框图、流程图设计，完成控制程序编制。2013 年12 月 02 至 12 月 22 日1. 完成软件调试、
7、硬件调试和联合调试。2. 整理资料，撰写论文。2013 年 12 月 23 日至 2014 年 01 月 05 日修改论文，打印装订，准备答辩资料。教研室审查意见：教研室主任（签名）： 年 月 日单片机管线探测器设计与制作摘 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。采用新的原理，设计一个基于单片机的手持金属探测器，利用其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。可随身携带，使用方便。本文设计的金属探测是根据电磁感应原理制成的，将一金属置于变化的磁场当中时，根据电磁感应原理就会在金属内部产生涡流，涡流产生的磁场反过来又影响原磁场，这
8、种变化可以转换为频率和幅值的变化，供相关电路进行检测。由电容三点式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。本文的金属探测器设计了接口，可以和外围的系统进行通讯，实现了与AT89S52管理的液晶显示及键盘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。本文完成了系统总体框架的设计，完成了硬件和软件的设计和联合调试。实验证明原理的应用，探测器的设计和制作是成功的，硬件线
9、路设计和加工完好，软件编制正确，完成了操作功能。探测器具有稳定可靠的性能，待制作工艺改进后适于野外、户内和特殊场所的应用，具有应用价值、经济效益和社会效益。关键词：金属探测；电磁感应原理；单片机；涡流；振荡电路Single-chip design and production pipeline detectorABSTRACTMetal detector is designed to detect metal devices, widely used in industrial production, security, entertainment and other fields. The
10、hand-held metal detector is designed by a new principle, based onMCU.It candetect metal objects carried by people, such as knives, pens, even the aluminum thin in cigarette box. It is portable and easy to use. The metal detector in this paper is designed and made on the principle of electromagnetic
11、induction.A metal be placed in the variable magnetic field, in accordance with the principle of electromagnetic induction, eddy current will be generated internally in the metal, eddy current generates a magnetic field in turn affects the original magnetic field, which can be converted to the freque
12、ncy and amplitude changes in the relevant circuit for testing.Three-point oscillator circuit by the capacitor generates a sine wave, through amplification and shaping, into the MCU.The MCU detects the frequency changes. When a metal object existence, the oscillation originally set up will be affecte
13、d for electromagnetic induction, the frequency will change, the MCU will alarm after detecting the change. This metal detector is designed interface, and can communicate with peripheral systems, as well as implements communication of display module and peripheral data processing composed of liquid c
14、rystal display and keyboard of AT89S52management.It can re-process and analysis the data detected on the front end, display the results on the LCD screen, and can set the progress detected on the front by the keyboard .Based on the design principles and requirements,this article completes the design
15、 of the overall framework of the system, completes the six hardware design and general production, completes the software design and programming, achievesfeatures of metal detector measurements, of dynamic display of test results and data Output, completes the hardware and software co-debuggingand p
16、arameter measurement. This article basically achieves the expected goals of design and production, and plans a late development.Keywords: metal detector; electromagnetic induction; MCU; eddy current; oscillation circuitI目录1 绪论 .11.1 研究背景与研究意义 .11.1.1 发展过程 .11.1.2 研究意义 .21.1.3 主要应用场所 .21.2 研究现状 .31.3
17、 主要研究内容及成果特色 .51.3.1 主要研究内容 .51.3.2 成果特色 .52 总体设计 .72.1 探测金属的理论依据 .72.2 传感器原理 .82.2.1 电涡流式传感器的工作原理 .82.2.2 基本特性 .92.2.3 电涡流形成范围 .102.2.4 低频透射式涡流厚度传感器 .122.3 基于单片机的金属探测器的设计方案 .152.4 系统设计 .182.4.1 硬件电路设计 .182.4.2 软件结构设计 .193 软件模块设计 .293.1 前端软件设计 .293.2 外围数据处理与显示模块设计 .324 硬件单元电路设计 .214.1 振荡电路设计 .214.2
18、放大电路和脉冲变换电路 .224.3 单片机系统 .234.4 外围设置与显示系统 .245 实现与性能分析 .355.1 硬件电路焊接与调试 .355.1.1 振荡电路的焊接与调试 .35II5.1.2 放大电路与脉冲转换电路的焊接与调试 .365.1.3 单片机系统的焊接与调试 .375.1.4 外围数据处理与显示模块的焊接与调试 .385.2 软件模块的调试与集成 .405.2.1 前端金属探测模块的调试与集成 .405.2.2 外围数据处理与显示模块的调试与集成 .425.3 系统性能分析 .445.3.1 基准频率测定方法的优缺点分析 .445.3.2 金属探测的精度 .445.3.
19、3 金属探测的功能测试 .45致谢 .49参考文献 .50附录一防抖动键盘处理源程序 .56附录二前端金属探测部分源程序 .59附录三外围金属探测精度设置源程序 .6431 绪论1.1 研究背景与研究意义金属探测器，顾名思义就是用来检测金属的仪器，在现今社会中有大量的需求和使用，例如矿业。在各种企业，机场会展中心，重要场合的安保，军工产业都需要用到金属探测器。国内的这方面还有大量需求，不论是经济还是科研方面都有研究的必要。1.1.1 发展过程跟许多其他的科技一样，金属探测器也是诞生于军事。二战期间，为了避免地雷对部队的打击，科学家就已经有研制出金属探测器的雏形差拍式金属探测器。但是当时并没有广
20、泛的用于工业方面。随着世界进入和平年代，并且逐步进入工业时代，矿业的飞速发展，金属探测器的可实用性受到重视。第一台工业用金属探测器在上世纪60年代诞生。航空业，航海业在70-80年代的兴起，以及80年代末电子时代的来临，金属探测器也开始大展身手。1.1.2 研究意义为了避免“9.11”的惨剧再次发生，高精度的金属探测是至关重要的。同时，犯罪的手段也在不断的变化，为了安全得到保障，也需要金属探测器。而重要的高考和各类国家级别考试，为了保证成绩的真实性，金属探测器的功能需要得到进一步的改进。1.1.3 主要应用场所金属探测器基本分为四种类型：1）生活型金属探测器2）军用型金属探测器3）工业型金属探测器4）安全型金属探测器1.2 研究现状金属探测器按其功能和市场应用的不同可分为以下几种： 通道式金属探测器； 手持式金属探测器； 便携式金属探测器； 台式金属探测器； 工业用金属探测器；
