一种基于单片机的金属探测器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于单片机的金属探测器，包括线圈振荡电路、整形电路、单片机控制电路、按键电路、LCD显示电路和报警电路。所述线圈振荡电路的输出端连接整形电路的输入端，整形电路的输出端连接单片机控制电路，单片机控制电路输出端连接报警电路的输入端和LCD显示电路的输入端，按键电路连接单片机控制电路的输入端。本实用新型专利技术金属探测器可以设定报警阈值，当探测频率超过报警阈值频率时，单片机驱动报警电路报警。

A Metal Detector Based on Single Chip Microcomputer

The utility model discloses a metal detector based on a single-chip computer, which comprises a coil oscillation circuit, a shaping circuit, a single-chip computer control circuit, a key circuit, an LCD display circuit and an alarm circuit. The output end of the coil oscillation circuit is connected with the input end of the shaping circuit, the output end of the shaping circuit is connected with the MCU control circuit, the output end of the MCU control circuit is connected with the input end of the alarm circuit and the input end of the LCD display circuit, and the key circuit is connected with the input end of the MCU control circuit. The metal detector of the utility model can set the alarm threshold. When the detection frequency exceeds the alarm threshold frequency, the single chip computer drives the alarm circuit to alarm.

【技术实现步骤摘要】
一种基于单片机的金属探测器
本技术涉及一种金属探测器，具体是一种基于单片机的金属探测器。
技术介绍
金属探测器是设计专门用来探测某些金属物体的高精度仪器，除了可以探测外壳是金属或内部含有金属材质的文物等相关物体之外，还可以用来检测出隐藏在墙壁里面的金属电线，或者埋在地面以下的电缆，甚至能够寻找地下宝藏的埋藏位置，将埋藏于地下的金属物体找出。在战争年代是非常重要的多功能军事工具，用于发现金属材质外壳的地雷，有效的减少士兵的伤亡情况。在20世纪70年代因为航空航天工业的发展极为迅速，由于安检体系还没完全完善，时常发生恶性持刀劫机事件和各种不确定因素导致的危险事件，使航空安检和机场安全受到政府地方的高度重视，所以在机场各种复杂的电子仪器中，金属探测器从来都是不可或缺的重要安检仪器。同时，由于金属探测器在机场安检中的成功应用，使劫机、空中犯罪率大大降低。现在还广泛应用于各种高级会议中心、商场汇展、体育赛事、春运、国考及大型娱乐场所的重要安检和制造型工厂的防偷检测。此时就对金属探测器的多功能性提出了要求，如果设计的金属检测器非常简单，那么就不能完全满足复杂情况下的安全要求，安检人员难于准确地找出违禁品藏匿位置。而现有的金属探测器普遍存在结构较为复杂，控制精准度低的缺陷，因此有待于改进。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于单片机的金属探测器，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种基于单片机的金属探测器，包括线圈振荡电路、整形电路、单片机控制电路、按键电路、LCD显示电路和报警电路。所述线圈振荡电路的输出端连接整形电路的输入端，整形电路的输出端连接单片机控制电路，单片机控制电路输出端连接报警电路的输入端和LCD显示电路的输入端，按键电路连接单片机控制电路的输入端。作为本技术的进一步技术方案：所述线圈振荡电路包括电感L1和三极管Q1，三极管Q1的发射极连接电阻R2、电容C1和电感L1，电感L1的另一端连接电容C2和电容C3，电容C3的另一端连接电阻R1和三极管Q1的基极，电阻R1的另一端连接电阻R2的另一端和电源VCC，电容C1的另一端连接电容C2的另一端和三极管Q1的集电极并接地。作为本技术的进一步技术方案：所述整形电路是由LM393芯片构成的电压比较器。作为本技术的进一步技术方案：所述单片机控制电路采用STC89C52单片机。作为本技术的进一步技术方案：所述LCD显示电路采用LCD1602芯片，按键电路包括按键K1和按键K2。作为本技术的进一步技术方案：所述报警电路包括喇叭BELL和三极管Q2，三极管Q2的集电极连接喇叭BELL，三极管Q2的发射极连接电源VCC，三极管Q2的基极连接电阻R4的一端，R4的另一端连接单片机的P2.3引脚，喇叭BELL的另一端接地。与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术金属探测器可以设定报警阈值，当探测频率超过报警阈值频率时，则单片机判断为发现金属并报警。本技术利用电磁感应原理，让交流电通过电感线圈，产生迅速变化的磁场，该磁场能在被检测的金属物体内部产生感生涡流，涡流反过来有影响原来的磁场，引发探测器报警，具有较高的探测精度。附图说明图1为本技术的整体方框图。图2为线圈振荡电路图。图3为整形电路图。图4为单片机控制电路的原理图。图5为显示电路和按键电路图。图6为报警电路图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。请参阅图1-6，实施例1：一种基于单片机的金属探测器，原理框图如图1所示。系统由线圈振荡电路、整形电路、单片机控制电路、按键电路、LCD显示电路和报警电路组成。线圈振荡电路由电容三点式振荡电路构成，通过电容三点式振荡电路起振，在金属线圈内形成交流正弦电信号产生稳定的磁场，此时，线圈中的正弦交流信号就会送入到整形电路中，通过电压比较器将正弦信号转化为方波信号，再送入到单片机内部，计算出此时电信号的频率数值，和预先设定的报警阈值比较，调整报警阈值的大小以提高金属探测器的准确性。当有金属在金属线圈的磁场中时，金属内部产生涡流，影响原磁场的变化，线圈中正弦电流信号的频率和幅值也随之发生改变，整形之后方波的频率也随变化的正弦信号频率相同，再与之前设定的报警阈值频率比较，从而报警发现金属。（1）线圈振荡电路；这部分电路是金属探测器的基础结构，金属探测器的主要工作原理是：当金属物体放置于交流变化的磁场当中时，金属物体内部就会发生涡流效应，产生涡流，而涡流所产生的新磁场又会影响原磁场的场强。线圈振荡电路的首要任务就是产生交变磁场，它一般都是由LC振荡电路组成。这种微弱的电信号经比较整形和转换后送入单片机中，单片机中编写调试好的程序对信号进行分析并判断。（2）整形电路；振荡电路所产生的正弦波信号不能被单片机直接检测，单片机检测方波信号时才能准确计算出信号的频率，将前级电路产生的正弦波经过电压比较器与设定的电压阈值进行大小比较，得出频率相同的方波，输送到单片机内进行检测。（3）单片机控制电路；单片机控制电路是金属探测器的核心，对前端模块电路所产生的电信号进行处理，根据处理结果判断被测物体是否存在金属，并且决定是否报警。这一部分处理能力的强弱直接会影响到整个金属探测系统的性能指标。单片机可以将外部模块电路探测到的金属物体的信息进行合理的分析，同时也可以发送对外部模块电路的控制信号，如对金属探测器的精度或警报阈值等其他方面进行设置。综上所述，系统采用金属探测线圈感应外部金属，将感应到的磁场强度信号通过电信号表现出来，再经过整形电路随后传到单片机内部进行处理，判断有无金属，将检测结果显示在LCD1602液晶屏上，并且判断是否报警。实施例2：在实施例1的基础上，本设计的对各个模块做出了具体的电路设计，线圈振荡电路如图2所示：线圈振荡电路使用的是电容三点式振荡电路，并且在保证电容三点式振荡电路产生稳定振荡的前提下，振荡频率必须要小于300KHz。这样的参数设置是为了使金属探测器在进行正常工作时广播频段的电磁波对其的正常工作干扰没有影响，就需要使频率必须保持在300KHz以下。一般是在满足基于本技术要求的前提下，再选择电路的各个元器件参数。因此，在谐振回路中对起振最重要的电容C1、C2和电感L1分别选择使用0.22μf、0.47μf和500μh。但是此电感值是通过计算后所得出的理论数值，在实物制作中是将漆包线缠绕20圈左右，制作成直径为5cm的金属线圈，所得的线圈电感值就会很接近500μh大小，但也存在一定范围的误差。其中共射极反馈放大电路中三极管选用放大倍数为50倍的8050，性能稳定可靠，并且功耗较低效率较高，适合用于线圈振荡电路中的放大器。经过焊接调试后，线圈振荡电路的实际频率可以达到33KHz。电容三点式振荡电路的主要工作原理分析，如果此电路中的反馈回路处于断开状态，同时三极管的基极为正极性，从共射极放大电路的反向放大原理就可以看出，三极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于单片机的金属探测器，包括线圈振荡电路、整形电路、单片机控制电路、按键电路、LCD显示电路和报警电路，其特征在于，所述线圈振荡电路的输出端连接整形电路的输入端，整形电路的输出端连接单片机控制电路，单片机控制电路输出端连接报警电路的输入端和LCD显示电路的输入端，按键电路连接单片机控制电路的输入端。

【技术特征摘要】
1.一种基于单片机的金属探测器，包括线圈振荡电路、整形电路、单片机控制电路、按键电路、LCD显示电路和报警电路，其特征在于，所述线圈振荡电路的输出端连接整形电路的输入端，整形电路的输出端连接单片机控制电路，单片机控制电路输出端连接报警电路的输入端和LCD显示电路的输入端，按键电路连接单片机控制电路的输入端。2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的金属探测器，其特征在于，所述线圈振荡电路包括电感L1和三极管Q1，三极管Q1的发射极连接电阻R2、电容C1和电感L1，电感L1的另一端连接电容C2和电容C3，电容C3的另一端连接电阻R1和三极管Q1的基极，电阻R1的另一端连接电阻R2的另一端和电源VCC，电容C1的另一端连接电容C2的另一端和三极管的...

【专利技术属性】
技术研发人员：许岳兵，何烨雯，朱亚培，谭延亮，
申请(专利权)人：衡阳师范学院，
类型：新型
国别省市：湖南,43