基于51单片机的金属探测仪控制设计

**单片机设计介绍，基于51单片机的金属探测仪控制设计

一 概要

  基于51单片机的金属探测仪控制设计概要如下：

一、设计背景与目标

金属探测仪在安检、考古、工业检测等多个领域具有广泛的应用。设计一款基于51单片机的金属探测仪，旨在通过单片机控制实现金属物质的精确探测和实时报警，以满足不同场景下的金属检测需求。

二、系统组成

51单片机控制模块：作为整个系统的核心，负责接收处理来自金属探测模块的信号，控制报警模块和显示模块的工作。
金属探测模块：通过电感线圈和比较器（如LM393）检测金属物质，当感应到金属时，产生相应的信号并发送给单片机控制模块。
报警模块：当检测到金属物质时，报警模块会发出声光报警，以提醒用户注意。
显示模块：采用LCD显示屏（如LCD1602）实时显示探测结果和设置参数，方便用户观察和记录。
按键模块：用于设置探测金属的精度和其他参数，实现用户与系统的交互。
三、工作原理

探测过程：金属探测模块中的电感线圈会产生一个磁场，当金属物质进入该磁场时，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，导致电感线圈的电流发生变化。这个变化通过比较器转换为数字信号，并发送给单片机控制模块。
数据处理：单片机控制模块接收来自金属探测模块的信号后，进行必要的处理和分析，判断当前是否检测到金属物质。
报警与显示：如果检测到金属物质，单片机控制模块会触发报警模块发出声光报警，并通过显示模块显示探测结果。同时，用户可以通过按键模块设置探测金属的精度和其他参数。
四、设计特点

精确探测：通过电感线圈和比较器的配合，系统能够精确探测到金属物质，并在探测到金属时迅速发出声光报警。
可调节精度：用户可以通过按键模块设置探测金属的精度，以适应不同场景下的检测需求。
实时显示：LCD显示屏能够实时显示探测结果和设置参数，方便用户观察和记录。
易于操作：系统操作简便，用户只需通过按键模块即可完成相关设置和操作。
五、应用前景

基于51单片机的金属探测仪控制设计具有广泛的应用前景。它可以应用于机场、火车站、展览会等场所的安检工作，确保人员安全；也可以应用于考古、工业检测等领域，帮助人们发现隐藏的金属物体。随着技术的不断发展，该系统将在更多领域发挥重要作用。

二、功能设计

基于51单片机的直流电机调速测速系统设计

硬件构成：

单片机+LM393+LCD1602液晶+电感线圈+ 按键+蜂鸣器设计而成；

功能介绍：

1.实现金属物质的探测，如硬币，钥匙，金属手机壳等，LED和蜂鸣器实现声光报警。

2.按键设置探测金属的精度，掉电记忆。

3.液晶显示测量值，方便记录和更改。

4.结构简洁，稳固，高效。

设计思路

设计思路
文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；

调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；

比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；

软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。

三、 软件设计

本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。

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仿真实现
本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。

Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
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原理图

五、 程序

本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。

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六、 文章目录

目 录

摘 要 I
Abstract II
引 言 1
1 控制系统设计 2
1.1 主控系统方案设计 2
1.2 传感器方案设计 3
1.3 系统工作原理 5
2 硬件设计 6
2.1 主电路 6
2.1.1 单片机的选择 6
2.2 驱动电路 8
2.2.1 比较器的介绍 8
2.3放大电路 8
2.4最小系统 11
3 软件设计 13
3.1编程语言的选择 13
4 系统调试 16
4.1 系统硬件调试 16
4.2 系统软件调试 16
结 论 17
参考文献 18
附录1 总体原理图设计 20
附录2 源程序清单 21
致 谢 25