目 录
一、 引言 1
（一） 金属探测器的发展背景 1
（二） 金属探测器的国内外发展现状 2
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控芯片的选择 3
（二） AT89C51单片机简要介绍 3
（三） 霍尔传感器介绍 4
（四） 线圈探头简介 5
（五） ADC0832模数转换器介绍 5
（六） LCD1602液晶介绍 7
三、 硬件系统设计 9
（一） 金属检测仪方案设计 9
（二） 单片机最小系统设计 9
（三） 磁场测量电路设计 10
（四） ADC0832模数转换器电路设计 11
（五） 报警器模块设计 12
（六） 液晶屏电路设计 12
（七） 线圈探头电路设计 13
四、 软件系统设计 14
（一） 软件系统流程图设计 14
（二） 磁场测量软件流程 15
（三） ADC0832转换流程设计 16
（四） 液晶屏软件流程设计 17
（五） 线圈探头工作流程图设计 18
五、 Proteus系统仿真 19
（一） 仿真调试 19
（二） 运行仿真 21
总结 24
致谢 25
参考文献 26
附录一 原理图 27
附录二 PCB图 28
附录三 程序 29
附录四 实物图 37
引言
金属探测器的发展背景
金属探测器指的是一种能够实现金属材质自动检测的电子仪器，它目前在食品、纺织、考古以及安放领域中有着广泛的应用，目前市面上常用的并且技术较为成熟的金属探测器主要是微波检测型、X射线检测型以及电磁感应型三种，其中微波和X射线型的检测器由于产生X射线以及微波，因此价格较为昂贵，相比于电磁感应型来说，使用人群较少，在一些高端领域较为常用。
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> 金属探测器指的是一种能够实现金属材质自动检测的电子仪器，它目前在食品、纺织、考古以及安放领域中有着广泛的应用，目前市面上常用的并且技术较为成熟的金属探测器主要是微波检测型、X射线检测型以及电磁感应型三种，其中微波和X射线型的检测器由于产生X射线以及微波，因此价格较为昂贵，相比于电磁感应型来说，使用人群较少，在一些高端领域较为常用。
目前金属探测器在军事领域主要用来进行排雷扫雷任务，将这种金属探测器设计成长柄式或者和智能小车相结合，能够方便有效并且快速地完成扫雷任务，对于提升作战部队的战斗能力具有重要作用，另外由于大多数武器都是由金属构成的，因此部队通过它进行武器的检查；在我国得考古工作中，金属探测器也发挥着不可替代的作用，由于它能够穿过土壤直接感应到地底文物的准确位置，因此考古工作者通过它能够以最大效率并且在不损坏文物的情况下将文物开发出来，根据一份调查报告显示，我国考古工作者通过传统的人工方式每开采10件文物时，通过金属探测器就能够以同样的时间出土1000件，这也主要得益于大多数文物是金属的原因；在矿产开发活动中，通过金属探测器能够快速的发现土壤中的金属颗粒以及金属块，通过高性能的探测器还能够对检测到的金属的性质以及含量进行自动分析，促进我国矿产勘探事业的快速进步；金属探测器的应用其实不仅仅局限于生产领域，目前在一些生活娱乐活动中，金属探测器成为了一些娱乐活动中必不可少的道具，在欧美一些发达国家，青少年在进行户外运动时，金属探测器成为了他们组织活动的工具。
金属探测器实际上是一种典型的电子控制系统，早期的金属探测器出现时，单片机技术还有没有发展完善，技术人员通过模拟电路设计出功能较为简易的探测器，它主要的原理是通过模拟电路发送电磁波进入待检测物体来实现的，假如被测物体是金属，那么电磁波进入它后必然产生涡流效应，涡流效应又会带来衍生电磁波，通过由线圈绕制的探头来检测该衍生电磁波，从而判断待测物体的材质，这种模拟电路式的金属探测器能够实现探测功能，其典型特点是体积庞大，电路结构复杂并且调试维护难度很大。
经过一段时间后，单片机等微处理技术取得成熟，这时候涌现出了智能式的金属探测器，这种探测器结构已经接近一个典型的智能系统了，通常它由微处理器芯片、波形发生模块、功率放大模块、探头、显示器、按键以及报警器等部分组成，不但具有灵活的检测功能，还能够将检测结果显示在屏幕上反馈给使用者。目前这种电子式金属探测器在地铁、机场以及火车站等安检场所较为常见，多被设计成手持式的便携外观，操作极为简便，但是却对安防工作起着重要作用，因此本文就以金属探测器作为研究对象，设计一款用于金属探测的自动控制系统，主要将其应用于车站、地铁以及机场等需要安保的场合，能够实现金属的快速测量，使得目前相关产品的生产成本得到大幅度降低。
金属探测器的国内外发展现状
金属探测器国在国内外都有着广泛的研究和应用，同时由于金属探测器在不同应用场合下内部结构和功能具有较大差异，因此研究者们的研究重点往往不同，分为很多不同的研究领域。目前国内外正不断加强地铁、火车站以及飞机场的安防工作，因此用于这种场所的金属探测器具有较大比例的研究人群，目前所取得的重要结果以及他们今后的研究重点是在金属探测器中不但要实现金属是否存在的检测，还将提高检测微小体积金属灵敏度的提高。并且正在不断减小金属探测器的外观尺寸。
本文主要研究内容
本文以金属检测器作为研究对象，选用了目前市面上较为常用的51单片机作为主控芯片，结合其他外围器件，设计了一款用于金属检测的自动控制系统，并实现以下指标功能：
能够实现金属的快速检测；
探测灵敏度可调；
检测结果出来后，具有提示音；
具有显示功能。
方案选择及元器件介绍
主控芯片的选择
方案一：选择8位单片机中的51单片机作为控制系统的主控芯片，所谓51单片机是指那些片内采用MCS—51架构作为内核的单片机，如美国ATMEL公司的AT89C51、AT89C52、AT89S51以及AT89S52，中国宏晶公司生产的STC89C51、STC89C52、STC12系列等，它们都是采用51内核，只是片内资源不同的经典51单片机。采用51单片机作为控制系统有两大好处，一是51单片机内部需要操控的寄存器较少，非常适合初学者和学生使用，容易完成系统的设计；而是51单片机采用串口进行程序的下
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