平頂山工學院畢業設計（論文）PAGE45目錄摘要 1ABSTRACT 2第一章緒論 31.1選題的意義 31.2國內外研究現狀及存在問題 31.3設計的基本思路 4第二章分析探測金屬的理論依據 52.1線圈介質條件的變化 52.2渦流效應 6第三章硬件電路設計 73.1系統組成 73.2硬件電路功能描述 83.3整機工作原理描述 28第四章系統軟件設計 294.1軟件設計思想 294.2數字濾波及算法說明 304.3主程序流程圖 314.4主要子程序模塊設計 32第五章主要技術指標分析 42總結 43致謝 44參考文獻 45附錄 46摘要木文著重介紹了一種基于AT89S52單片機控制的智能型金屬探測器的硬件組成、軟件設計、工作原理及主要功能。該金屬探測器以AT89S52單片機為核心，采用線性霍爾元件UGN3503作為傳感器，來感應金屬渦流效應引起的通電線圈磁場的變化，并將磁場變化轉化為電壓的變化，并與設定的電壓基準值相比較后，判定是否探測到金屬。系統軟件采用匯編語言編寫。在軟件設計中，采用了數字濾波技術消除干擾，提高了探測器的抗干擾能力，確保了系統的準確性。此外，文中還對影響金屬探測器的靈敏度與穩定性的因素進行了探討，儀器的工作頻率、檢測線圈的尺寸及匝數等是影響靈敏度的主要因素；而應用現場的環境溫度、濕度及線圈的制作工藝和供電電源的穩定程度是儀器穩定性的影響因素。關鍵詞：單片機；金屬探測器；線性霍爾元件ABSTRACTThispaperdescribesthecompositionofhardwareandsoftware,workingprinciplesandthefunctionsofanintelligentmetaldetectorwhichmainlyconsistsofAT89S52singleChipMicyocoandlinearHall-EffectSensor.TheequipmentadoptsUGN3503Ulinearhall-effectsensorasprobetodetectthemagneticfieldchangeofthecentreofasearchcoilresultedfromeddycurrenteffectandturnthismagneticfieldchangeintovoltagechange.TheSCMmeasuresthepeakvalueofvoltageandcomparesitwithreferencevoltage.Thedeterminewhetherdetectmetalornot.Incaseofdetectionofmetallicmass,theMetalDetectorprovidesanacousticalandopticalalarm.Thesystemssoftwareadoptstheassemblerlanguagetobewritten.Insidethesoftware,thedigitalfiltertechnologyisutilizedtoeliminatethejamming.Sothestabilityofsystemandthemeasuringveracityareimproved.TheeffectofallfactorsonsensitivityandstabilityofMetalDetectorarediscussedinthispaper.Itisconcludedthattheoperatingfrequency,thesizeofthesearchcoilandturnsarethemainfactorseffectedonthesensitivityoftheinstrument,theenvironmenttemperatureandhumidityinsite,thewindingtechnologyofcoilsandthestabilityofpowersupplyarethefactorseffectedonstabilityofinstrument.KEYWORDS:SCM(SingleChipMicyoco);metaldetector;linearhall-effectsensor第一章緒論1.1選題的意義金屬檢測系統作為一種最重要的安全檢查設備，己被廣泛地應用于社會生活和工業生產的諸多領域。在食品生產過程中對金屬混入物的檢測或交通部門對旅客的安全檢查主要靠金屬探測儀。目前，就連考試也開始啟用金屬探測器來防止考生利用手機等通訊工具進行作弊。 食品在生產加工過程中，常因設備的磨損、零件的脫落等造成金屬粉末、金屬粒子或針狀不定形的金屬異物混入食品中，給食品安全性帶來極大危害，對食品生產企業的信譽造成極大損失。因此，常采用金屬探測器對產品進行檢測，杜絕金屬異物在產品中的存在。為了人們能夠吃到安全的食品，設計一種智能金屬檢測系統來檢測對人們身體健康構成危害的金屬異物勢在必行。1.2國內外研究現狀及存在問題1.2.1國內外研究現狀隨著科學技術的發展，金屬探測器經歷了幾代探測技術的變革，從最初的信號模擬技術到連續波技術直到今天所使用的數字脈沖技術，金屬探測器簡單的磁場切割原理被引入多種科學技術成果。無論是靈敏度、分辨率、探測精確度還是工作性能上都有了質的飛躍。應用領域也隨著產品質量的提高延伸到了多個行業。金屬探測器的一個重大技術進步就是分段限時技術的出現，世界幾大著名的金屬探測器生產廠商，如EIPaso、CeiaUSA、Ranger&Metorex等，均投入了相當的資金從事這項研究、開發工作。它利用探測器的側面或另一儀表盤上的燈光來指示或顯示出人體中金屬物品的近似位置，可以用在諸如法庭以及其他不允許發出聲音的地方，雖然關閉了探測器的音量，但它仍能顯示并提醒操作人員何時何處有金屬物品存在。金屬探測器對工業生產及人身安全起著重要的作用。而為了能夠準確判定金屬物品藏匿的位置，就需要金屬探測器具有較高的檢測精度。目前，國外雖然已有較為完善的系列產品（如EIPaso、CeiaUSA、Ranger&Metoerx等廠商的產品），但價格極其昂貴；國內傳統的金屬探測器則是利用模擬電路進行檢測和控制的，其電路復雜，探測靈敏度低，且整個系統易受外界環境如溫度、濕度、電焊等諸因素的干擾。1.2.2存在問題傳統的方法是傳感器探頭由LC正弦波振蕩電路組成，當金屬物經過探頭或將探頭在金屬物附近移動時，由于磁場變化在金屬體內產生渦流，導致LC振蕩電路失諧，從而使振蕩輸出電壓發生改變，據此信號系統可探測到附近金屬物的存在。這種電路一般采用模擬電路設計，抗干擾能力差，影響整個系統的穩定性，導致波形失真甚至停止振蕩。由于模擬電路比較復雜，所用的器件太多，導致在金屬接近磁敏探頭時，探測的靈敏度低，環境變化或元件老化造成電路工作點漂移。1.3設計的基本思路本文介紹的基于單片機控制的智能型金屬探測器，采用靈敏度極高的線性霍爾元件作為傳感器，檢測由于金屬出現引起的探測線圈周圍磁場的變化，提高了檢測精度；處理部件則采用AT89S52單片機作為檢測和控制核心，對檢測結果進行分析判斷，有效地保證了檢測原理的實施；此外，利用軟件濾波的方法代替了傳統探測器復雜的模擬電路器件，大大提高了系統的可靠性、靈敏度和抗干擾性。適用于固體食品生產過程中對金屬混入物的檢測，也可用于探測隱藏于墻內、護墻板內側、空洞和土壤中的上述物品和其他金屬物。第二章分析探測金屬的理論依據金屬探測器是采用線圈的電磁感應原理來探測金屬的。根據電磁感應原理，當有金屬物靠近通電線圈平面附近時，將出現渦流效應。2.1線圈介質條件的變化當金屬物接近通電線圈時，將使通電線圈周圍的磁場發生變化，如圖2-1，對于半徑為R的單匝與圓形電感線圈，當其中通過交變電流時，線圈周圍空間產生交變磁場，根據畢奧一薩伐爾定律可計算出線圈中心軸線上一點的磁感應強度B為：=（2-1）式中；——介質的磁導率；——相對磁導率；——真空磁導率。對于緊密纏繞N匝的線圈，線圈中心軸線上一點的磁感應強度則為：（2-2）由公式（2-2）可知，當在線圈有效探測范圍內沒有金屬物存在時，（非金屬的相對磁導率），線圈中心磁感應強度B保持不變，當線圈有效探測范圍內出現鐵磁性金屬物時，會變大，B隨也會變大。圖2-1圓形電感線圈軸線上磁場的計算2.2渦流效應根據電磁理論，我們知道，當金屬物體被置于變化的磁場中時，金屬導體內就會產生自行閉合的感應電流，這就是金屬的渦流效應。渦流要產生附加的磁場，與外磁場方向相反，削弱外磁場的變化。據此，將一交流正弦信號接入繞在骨架上的空心線圈，流過線圈的電流會在周圍產生交變磁場，當將金屬靠近線圈時，金屬產生的渦流磁場的去磁作用會削弱線圈磁場的變化。金屬的電導率越大，交變電流的頻率越大，則渦電流強度越大，對原磁場的抑制作用越強。通過以上分析可知，當有金屬物靠近通電線圈平面附近時，無論是介質磁導率的變化，還是金屬的渦流效應均能引起磁感應強度B的變化。對于非鐵磁性的金屬，包括抗磁體（如:金、銀、銅、鉛、鋅等）和順磁體（如錳、鉻、欽等），，較大，可以認為是導電不導磁的物質，主要產生渦流效應，磁效應可忽略不計；對于鐵磁性金屬（如：鐵、鉆、鎳）很大，也較大，可認為是既導電又導磁物質，主要產生磁效應，同時又有渦流效應。本設計正是基于這樣的理論，尋找一種適合的傳感器檢測感應線圈磁場的變化，并把磁場信號的變化轉變成電信號的變化，從而實現單片機的控制。正是本著這樣一個設計思路來構建系統的硬件電路。第三章硬件電路設計3.1系統組成如圖3-1所示，整個探測系統以8位單片機AT89S52作為控制核心，其硬件電路分為兩個部分，一部分為線圈振蕩電路，包括：多諧振蕩電路、放大電路和探測線圈；另一部分為控制電路，包括：UGN3503型線性霍爾元件、前置放大電路、峰值檢波電路、ADC0809模數轉換器、AT89S52單片機、LED顯示電路、聲音報警電路及電源電路等。圖3-1系統結構框圖具體電路連接見附錄所示電路原理圖。3.2硬件電路功能描述3.2.1線圈振蕩電路圖3-2線圈振蕩電路原理圖工作過程中，由555定時器構成一個多諧振蕩器，產生一頻率為24KHz、占空比為的脈沖信號。振蕩器的頻率計算公式為：(3-1)圖示參數對應的頻率為24KHz。從多諧振蕩器輸出的正脈沖信號經過電容輸入到的基極（為的9013H），使其導通，經放大之后，就形成了頻率穩定度高、功率較大的脈沖信號輸入到探測線圈中，在線圈內產生瞬間較強的電流，從而使線圈周圍產生恒定的交變磁場。由于在脈沖信號作用下，處于開關工作狀態，而導通時間又非常短，所以非常省電，可以利用+9V電池供電。3.2.2數據采集電路圖3-3數據采集電路原理圖（1）線性霍爾傳感器（linearHall-EffectSensors）在電路設計中，選用了美國ALELGRO公司生產的UGN3503U線性霍爾傳感器，來檢測圖3-2中通電線圈周圍的磁場變化。UGN3503U線性霍爾傳感器的主要功能是可將感應到的磁場強度信號線性地轉變為電壓信號。它的功能框圖示于圖3-4。圖3-4UGN3503U的功能框圖霍爾元件是依據霍爾效應制成的器件。其結構原理如圖3-4所示。圖3-5霍爾效應結構原理在一塊半導體薄片上兩端通以電流I并加上與電流I方向垂直的磁場B，在與電流I和磁場B都垂直的方向上出現一個電壓，如圖3-5的，這種現象就是霍爾效應。這種現象的產生，是因為通電半導體片中的載流子在磁場產生的洛侖茲力的作用下，分別向半導體片M、N兩側偏轉和積聚，因而形成一個電場，稱作霍爾電場。霍爾電場產生的電場力和洛侖茲力方向相反，它阻礙載流子繼續堆積，直到霍爾電場力和洛侖茲力大小相等。這時，半導體片M、N兩側建立起一個穩定的電壓，這就是霍爾電壓。霍爾電壓可用下式表示：(3-2)式中—霍爾常數（）；I—電流（A）；B—磁感應強度（T）；d—霍爾元件的厚度（m）。令，則得到（V）（3-3）由上式可知，霍爾電壓的大小正比于控制電流I和磁感應強度B。稱為霍爾元件的靈敏度，它與元件材料的性質與幾何尺寸有關。因此當外加電壓源電壓一定時，通過的電流I為一恒值，此時輸出電壓只與加在霍爾元件上的磁場B的大小成正比，即：(V)(3-4)此時為常數。因此，任何引起磁場強度變化的物理量都將引起霍爾輸出電壓的變化。據此，將霍爾元件做成各種形式的探頭，固定在工作系統的適當位置，用它去檢測工作磁場，再根據霍爾輸出電壓的變化提取被檢信息，這就是線性霍爾元件的基本物理依據和作用。本設計中采用的線性霍爾傳感器UGN3503U就是將霍爾元件、高增益線性差分放大器和射極跟隨器集成在同一半導體基片上，為用戶提供了一個由外電壓源驅動、使用方便的磁敏傳感器。該器件的磁電轉換特性曲線：其輸出電壓和加在霍爾元件上的磁感強度B成比例。它的靈敏度典型值為13.5mV/mT，靜態輸出電壓為2.5V，輸出電阻為0.05，mini-SIP封裝。具有靈敏度高，線性度好;結構牢固，體積小，重量輕，耐震動，功耗小，壽命長，率高（可達）；輸出噪聲低等特點。用它作探頭可測量，的交變和恒定磁場。在測量磁場時，將元件的第一腳（面對標志面從左到右數）接電源（工作電壓為5V），第二腳接地，第三腳接高輸入阻抗（）電壓表，通電后，將電路放入被測磁場中，因霍爾器件只對垂直于霍爾片表面的磁感應強度敏感，因而必須讓磁力線垂直于電路表面，當沒有磁場（）時，靜態輸出電壓是電源電壓的一半（即），當外加磁場的南極靠近器件標志面時，會使輸出電壓高于靜態輸出電壓；當外加磁場的北極靠近器件標志面時，會使輸出電壓低于靜態輸出電壓，但仍然是正值。利用線性霍爾傳感器UGN3503U的上述特性，將其接在數據采集電路的前端，并固定在探測線圈的中心，即可感應線圈的磁場變化，并將磁場的變化信號轉化為電壓信號的變化而被后級電路拾取和放大。（2）放大和峰值檢波電路由于UGN3503U線性霍爾元件采集到的電壓信號是一個毫伏級的信號，信號十分微弱，所以，在對其進行處理前，首先要進行放大。在設計中，信號放大電路采用輸入阻抗高、漂移較小、共模抑制比高的集成運算放大器LM324。LM324是四運放集成電路，它采用14腳雙列直插塑料封裝，外形和引腳排列如圖3-6所示。含四組形式完全相同的運算放大器，除電源共用，四組運放相互獨立。圖3-6UGN3503外形和引腳排列UGN3503線性霍爾元件輸出的微弱信號經電容耦合到前級運算放大器U2A的同相輸入端，運算放大器U2A把霍爾元件感應到的電壓轉換為對地電壓。在電路設計中，運放LM324采用+5V單電源供電，對于不同強度的信號均可通過調節前級放大電路的反饋電位器來改變其放大倍數。經前級運算放大器放大的信號經耦合電容輸入到后級峰值檢測電路中。采用阻容耦合的方法可以使前后級電路的靜態工作點保持獨立，隔離各級靜態之間的相互影響，使得電路總溫漂不會太大。峰值檢測電路由兩級運算放大器組成，第一級運放U2B入信號的峰值傳遞到電容上，并保持下來。第二級運放U2C緩沖放大器，將輸出與電容隔離開來。在設計中，為了獲得優良的保持性能和傳輸性能，同樣采用了輸入阻抗高、響應速度較快、跟隨精度較好的運算放大器LM324，這樣可有效地利用LM324的資源，減少使用元器件的數量，降低了成本。當輸入電壓上升時，跟隨上升，使二極管、導通，截止，運放U2B工作在深度負反饋狀態，給電容充電，上升。當輸入電壓下降時，跟隨下降，導通，U2B也工作在深度負反饋狀態，深負反饋保證了二極管、可靠截止，值得以保持。當再次上升使上升并使、導通，截止，再次對電容充電（高于前次充電時電壓），下降時，、又截止，導通，將峰值再次保持。輸出反映的大小，通過峰值檢波和后級緩沖放大電路，將采集到的微弱電壓信號放大至0V～5V的直流電平，以滿足A/D轉換器ADC0809所要求的輸入電壓變換范圍，然后通過A/D轉換電路將檢測到的峰值轉化成數字量。(3)A/D轉換電路由于采集到的信號是連續變化的模擬量，不能被單片機直接處理，所以，必須把這些模擬量轉換成數字量后才能夠輸入到單片機中進行處理，這里選用了經濟實用的ADC0809型A/D轉換器來完成模數轉換。ADC0809芯片內部結構和工作時序示于圖3-7和圖3-8。圖3-7ADC0809芯片的內部結構圖3-8ADC0809的工作時序ADC0809是8位逐次逼近型啊A/D轉換器，片內有八路模擬開關，可對八路模擬電壓量實現分時轉換，轉換速度為（即10千次∕1秒）。址鎖存允許信號ALE=1時，3位地址信號A、B、C送入地址鎖存器，選擇8路模擬量中的一路實現A/D變換。本設計中只使用通道IN0，地址譯碼器ABC直接接地為000，采用線選法尋址。ADC0809片內有三態輸出緩沖器，可直接與單片機的數據總線相連接，這里將它的數據輸出口直接與單片機的數據總線P0連接，AT89S52的P0口作為數據總線，又作為低8位地址總線。ADC0809的片內沒有時鐘，時鐘信號必須由外部提供，這里利用AT89S52提供的地址鎖存允許信號ALE經計數器74LS163構成的4分頻器分頻獲得。ALE引腳的頻率是單片機時鐘頻率的1/6，單片機時鐘頻率為12MHz，則ALE引腳頻率約為2MHz，再經4分頻后為500kHz，所以ADC0809能可靠工作。ADC0809的模擬輸入范圍：單極性0~5V，設計中采用+5V單電源供電。如圖3-9所示放大后的電壓信號送入ADC0809的模擬輸入通道IN0進行A/D轉換。將P2.7（地址總線的A15）作為片選信號，由AT89S52的寫信號和P2.7控制ADC0809的地址鎖存ALE和轉換啟動START，當ADC0809的START啟動信號輸入端為高電平時，A/D開始轉換，在時鐘的控制下，一位一位地逼近，比較器一次次進行比較，轉換結束時，送出轉換結束信號EOC（低到高），并將8位數字量D7～D0存到輸出緩存器。AT89S52的讀信號端發出一個輸出允許命令輸入到ADC0809的ENABEL（即OE）端，ENABEL（OE）端呈高電位，用以打開三態輸出鎖存器，AT89S52從ADC0809讀取相應電壓數字量，然后存入數據緩沖器中。圖3-9A/D轉換電路3.2.3系統控制單元采用AT89S52單片機。AT89S52是一個低功耗，高性能CMOS8位單片機，片內含8KbytesIsp（In-systemprogrammable）的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS-52指令系統及AT89S52引腳結構（引腳圖如圖3-10所示），芯片內集成了通用8位中央處理器和ISPFlash存儲單元。圖3-10AT89S52引腳圖AT89S52片內結構如圖3-11所示，它具有如下特點：40個引腳，8KbytesFlash片內程序存儲器，256bytes的隨機存取數據存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，看門狗定時（WDT）電路，2個數據指針，3個16位可編程定時計數器，5個中斷優先級2層中斷嵌套中斷，2個全雙工串行通信口，片內時鐘振蕩器。此外，AT89S52設計和配置了振蕩頻率可為12MHz，并可通過軟件設置省電模式。空閑模式下，CPU暫停工作，而RAM、定時計數器、串行口及外中斷系統可繼續工作，掉電模式凍結振蕩器而保存RAM的數據，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復位。其工作電壓為+5V，晶振頻率采用12MHz。圖3-11AT89S52內部結構3.2.4時間顯示模塊1.日歷芯片（1）DS1302的結構及工作原理DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘芯片，它可以對年、月、日、時、分、秒進行計時，且具有閏年補償功能，工作電壓寬達2.5～5.5V。采用三線接口與CPU進行同步通信，并可采用突發方式一次傳送多個字節的時鐘信號或RAM數據，可用來保存重要數據。該芯片采用串行I/O接口方式。另外，在讀寫時鐘或RAM數據時，可采用單字節或多字節（串模式）方式傳送數據。它可在低功率情況下工作，在小于1，時也可保持數據和時鐘信息。DS1302內部有一個31×8的用于臨時性存放數據的RAM寄存DS1302是DS1202的升級產品，與DS1202兼容，但增加了主電源/后備電源雙電源引腳，同時提供了對后備電源進行涓細電流充電的能力。（2）DS1302內部結構和引腳說明DS1302內部主要包括實時時鐘（REAL,TIMECLOCK）,輸入移位寄存器（INPUTSLRFI，REGIS-TERS）,31字節靜態RAM、電源控制部分（POWERCONTROL）、命令控制邏輯（COMMANDANDCON-TROLLOGIC）、振蕩器和分頻器（OSCILLATORANDDIVIDER）等部分。DS1302具有8腳DIP和SOIC封裝形式，其引腳排列如圖3-12所示。5526373748DS1302VCC1VCC2DS1302X1X2GNDSLCKI/ORST圖3-12DS1302內部結構和管腳圖其中1腳VCC1和5腳VCC2為電源電壓引腳，單電源供電時接VCC1腳，雙電源供電時，主工作電源接VCC2腳，備份電源接VCC1腳，備份電源可采用福一鎳充電電池，也可用1uf以上的大容量電容代替。芯片具有可編程選擇的對備份電池進行微電流充電的功能，有效延長了備份電池的使用壽命。若啟用芯片內部的微電流充電器，則在主工作電源正常工作時，由主工作電源向充電電池充電。備份電池電壓應略低于主工作電源電壓，在系統掉電的情況下，則由備份電池向系統供電，以保證時鐘正常運行，并保持時鐘/日歷信息和31個字節靜態RAM中的重要數據信息不丟失；2腳X1和3腳X2為32.768KHz晶振引腳；8腳RST為復位端，若其被置為低電平，則中止所有數據傳送，I/O腳變為高阻態，系統復位；7腳I/O為數據輸人/輸出端；6腳SCLK為串行時鐘輸入端，所有地址l命令字節和數據字節都是在時鐘SCLK的同步控制下從I/O腳串行輸入輸出的。DS1302通過SCLK、I/O、RST三根線與外部進行同步串行通信。VCC1為后備電源，VCC2為主電源。在主電源關閉的情況下，也能保持時鐘的連續運行。DS1302由VCC1或VCC2兩者中的較大者供電。當VCC2大于VCC1＋0.2V時，VCC2給DS1302供電。當VCC2小于VCC1時，DS1302由VCC1供電。X1和X2是振蕩源，外接32.768kHz晶振。RST是復位/片選線，通過把RST輸入驅動置高電平來啟動所有的數據傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節或多字節數據的傳送手段。當RST為高電平時，所有的數據傳送被初始化，允許對DS1302進行操作。如果在傳送過程中RST置為低電平，則會終止此次數據傳送，I/O引腳變為高阻態。上電運行時，在VCC≥2.5V之前，RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時，才能將RST置為高電平。I/O為串行數據輸入輸出端（雙向），后面有詳細說明。SCLK始終是輸入端。（3）DS1302的寄存器的說明DS1302有12個寄存器，其中有7個寄存器與日歷、時鐘相關，存放的數據位為BCD碼形式。此外，DS1302還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時鐘突發寄存器及與RAM相關的寄存器等。時鐘突發寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內容。DS1302與RAM相關的寄存器分為兩類：一類是單個RAM單元，共31個，每個單元組態為一個8位的字節，其命令控制字為C0H～FDH，其中奇數為讀操作，偶數為寫操作；另一類為突發方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的RAM的31個字節，命令控制字為FEH（寫）、FFH（讀）。DS1302內部寄存器CH:時鐘停止位寄存器2的第7位：12/24小時標志CH=0振蕩器工作允許bit7=1，12小時模式CH=1振蕩器停止bit7=0，24小時模式WP:寫保護位寄存器2的第5位:AM/PM定義WP=0寄存器數據能夠寫入AP=1下午模式WP=1寄存器數據不能寫入AP=0上午模式TCS:涓流充電選擇DS:二極管選擇位TCS=1010使能涓流充電DS=01選擇一個二極管TCS=其它禁止涓流充電DS=10選擇兩個二極管DS=00或11,即使TCS=1010,充電功能也被禁止A時鐘原理圖如圖3-13所示圖3-13A時鐘圖（4）地址/命令字節和寄存器格式定義在數據傳送時，首先向DS1302寫人地址/命令字節，該字節提供地址和命信息，然后輸人或輸出數據。B7為數據傳送標志位，要完成數據傳送，B7必須為邏輯“1”，否則不能向DS1302進行寫操作。B6為RAM和時鐘寄存器選擇位，若為邏輯“0”，表明系統要對時鐘寄存器進行讀寫操作；B6為邏輯“1”,表明系統要對RAM進行讀寫操作。B1~B5確定要進行讀寫操作的寄存器地址，當B1~B5均為“1”時，選中多字節串模式傳送方式，則時鐘/日歷數據或者RAM數據以多字節串模式進行傳送。B0為讀寫操作選擇位，若為邏輯“0”時，表明將進行寫操作，即向DS1302輸入數據；B0為邏輯“1”時，則表明將進行讀操作，即從DS1302輸出數據。DS1302片內有7個時鐘/日歷時標寄存器，以壓縮BCD碼格式存放時鐘舊歷數據。秒寄存器的最高位B7是時鐘停止標志，當該位為“1”時，時鐘晶振停止運行；當該位為“0”時，時鐘開始運行。小時寄存器的最高位B7是12/24小時方式選擇位，當為“0”時，選擇24小時方式；當為“1”時，選擇12小時方式，該寄存器的B5是上/下午標志位，B5為“0”表示上午，B5為“1”，表示下午。DS1302片內還有控制寄存器，微電流充電寄存器，串模式控制寄存器。控制寄存器的最高位B7是寫保護位，在向時鐘寄存器或RAM中寫入數據之前，B7必須為“0”，如為“1”，則禁止對DS1302進行任何寫操作，該寄存器中B0~B6始終被置為“0”。微電流寄存器控制DS1302的微電流充電功能，其中微電流充電選擇位B4~B7控制微電流充電器的選擇，為防止誤操作，只有1010格式才能夠使充電器工作。DS1302在上電時，微電流充電器不被使能，只有在軟件程序中對其進行選擇。二極管選擇位B2~B3和電阻選擇位B0~B1分別選擇連在VCC1和VCC2之間充電通道上的二極管和電阻的數目。（5）讀寫操作時序在數據傳送時，首先傳送地址/命令字節，確定下一步將要執行讀操作還是寫操作；將要訪問的是時鐘寄存器還是RAM存儲器及其地址；采用單字節傳送方式還是多字節（串模式）傳送方式。在向DS1302寫入地址/命令字節之后傳送讀寫操作數據。單字節傳送方式讀寫操作時序如圖3-14所示。圖3-14單字節傳送方式讀寫操作時序圖在數據傳送時，先將復位端RST置為高電平，此時SCLK必須為低電平。然后，在第一組8個SCLK串行時鐘周期的上升沿，依次將地址/命令字節的8比特串人移位寄存器。若系統要對DS1302進行寫操作，則把地址/命令字節寫人移位寄存器之后，數據字節在下一組8個SCLK串行時鐘周期的上升沿輸人DS1302；若系統要對DS1302進行讀操作，則把地址/命令字節寫入移位寄存器之后，數據字節在下一組8個SCLK串行時鐘周期的下降沿從DS1302輸出。任何字節均從低位B0開始依次輸人或輸出。（6）DS1302與微控制器的接口軟件及功能應用舉例電路設計中采用了DS1302時鐘舊歷芯片，提供時間和日歷用于顯示記錄，并為定時、持續打印功能提供時鐘。該系統采用ATMEL公司的AT89S52單片機作為核心控制器件，DS1302在該系統中的應用電路如圖3-15所示。DS1302工作在雙電源供電方式下，VCC2腳提供主工作電源，VCC1腳接3.6V鎘～鎳充電電池。通過編程選擇微電流充電功能，由VCC2在內部向VCC1腳提供充電電流，對充電電池充電。在系統掉電時，由備份電源供電維持時鐘運行和保持RAM中的重要數據不丟失。DS1302的SCLK，I/O，RST端分別與單片機AT89C52P1口的P2.2，P2.3，P2.4相連，進行雙向串行通信。由于采用真時鐘，可以不占用單片機的定時器資源，減輕軟件設計量。下面給出用MCS-52匯編語言編寫的單字節傳送方式讀、寫操作子程序清單。在DS1302寫子程序W-1302中，累加器A中存放地址/命令字節，其首先被寫人DS1302，發出寫操作命令；然后把寄存器R1中存放的數據字節寫入DS1302，地址/命令和數據字節均是在SCLK的上升沿輸人給DS1302的。在讀操作子程序READ1302中，首先將累加器A中存放的地址/命令字節寫入DS1302，發出讀操作命令；然后RAM中的數據或時鐘數據在SCLK的下降沿從DS1302中輸出，并將其存放在累加器A中。圖3-15DS1302與單片機的連接圖最后，經過比較其電路圖如3-16圖3-16DS1302的外接電路2.時間顯示模塊單片機的并行口不能直接驅動LED顯示器，必須采用專用的驅動電路的芯片。使之產生足夠大的電流，顯示器才能正常工作。如果驅動電路能力不足，即負載能力不夠時顯示器就不夠亮，而且驅動電路長期在低電流下工作容易損壞。因此在實際使用中必須接入LED驅動LED驅動分為兩種：靜態顯示，動態顯示。靜態顯示：LED驅動的選擇較為簡單，驅動能力與顯示器電流相匹配即可，用+5V共陽，接地共陰即可。動態顯示：同樣考慮段位的和位位的的驅動能力，而且段的驅動能力決定能力決定位的驅動能力。在應用系統中，設計要求不同，使用LED的顯示的位數不同。選擇6位一體的時鐘型LED顯示器用“：”號分開。分別表示“年，月，日”和“時，分，秒”。此次設計選擇動態顯示。（1）LED顯示器的選擇對于這種結構的LED顯示器，它的體積和結構都符合設計要求，由于4位LED陰極的各段已經在內部接在一起，所以必須使用動態掃描方式。（2）LED的段驅動芯片的選擇。LED的段驅動電路有很多種，在本設計中，可以選擇BCD-7段鎖存/譯碼/驅動器做為段驅動電路。這類芯片的型號有74LS47、74LS244、74LS247、74LS248等，這類芯片具有鎖存、譯碼驅動的功能。即在輸入端輸入要顯示字型的BCD碼，在輸出端就可以得到具有一定驅動能力的7段顯示字型碼。（3）LED的位驅動芯片的選擇LED位驅動較常用的芯片有ULN2003A和ULN2803。前者是具有7個達林頓電路的集成芯片，后者是具有8個達林頓電路的集成芯片。此種芯片集電極可以收集最大達500mA的電流，耐壓為30V，能驅動常規的LED顯示器。在本設計中選用74LS244作為位驅動電路，將該芯片的輸入端引腳IN0、IN1、IN2、IN3與單片機的P1口或者P3口連接，該芯片的輸出端引腳OUT0、OUT2、OUT3與LED顯示器的4個位碼引腳D1~D4相連接。（4）LED驅動電路與單片機的連接可以采用單片機的P1口作為與LED的輸出接口，即P1口的低四位作為LED的段碼輸出信號，P1口的高四位作為LED位碼的輸出控制信號。該電路的工作原理是：當P1口的低四位輸出斷碼信號的BCD碼后，通過74LS273芯片的鎖存、74LS244的譯碼和驅動作用，在其輸出端輸出具有一定驅動能力的七段字型碼，由于4-LED的段碼輸入引腳是并聯在一起的，所以每一位LED的段碼輸入引腳都能獲得這個段碼信號。若要控制在每一時刻只有一位LED被點亮，必須靠位碼信號控制。因此P1口的位碼信號在每一時刻只有一位是“1”，其它位全為“0”，然后按時間順序改變輸出“1”的位置，控制在每一時刻只有一位LED被點亮，達到動態顯示的目的。（5）按鍵電路設計與器件選擇金屬檢測系統工作時，應對當前時間進行調整。要實現這項功能，可以接入鍵盤輸入電路。在單片機組成的測控系統及智能化儀器中，用的最多的是非編碼鍵盤。鍵盤結構可以分為獨立式鍵盤和行列式鍵盤（矩陣式）兩類。本設計采用的是獨立鍵盤。由于要顯示年、月、日、時、分、秒，所需LED太多，所以在正常情況下，只顯示時、分、秒，當需要顯示年、月、日的時候，按下S4（給單片機PSEN一個信號）即可顯示，時間切換鍵電路如圖3-17所示。圖3-17時間顯示切換鍵3.報警電路一旦發現金屬出現，,則被測物理量超限由單片機I/O口的P3.4控制發光二極管進行光報警的同時，P3.5還觸發無源蜂鳴器用聲報警提醒檢測人員注意，進行必要的定位搜身檢查。4.查詢電路由于AT89S52的內存比51系列單片機和52系列的一些單片機的內存大好多（它的內存是8K），而且食品中的金屬相對較少，所以將每次檢測到金屬的相關數據存到AT89S52單片機的內存里。為了以后能查到檢測到金屬的相關數據，設計3個查詢獨立按鍵。當按下S1時，可以調出最新檢測到的金屬的相關數據；按S2可以向上翻，按S3可以向下翻。查詢按鍵電路如圖3-18所示。圖3-18查詢按鍵電路5.電源電路電路如圖3-19所示，電源供電由9V電池和板內穩壓電源組成。電路板內采用三端穩壓集成電路塊LM7805為板內元器件供電。LM7805三端正穩壓器具有內部過流、熱過載和輸出晶體管安全區保護功能，可將+9VDC的輸入電壓轉換為+5V電壓，最大輸出電流0.5A，保證板內555定時器、UGN3503U、AT89S52、ADC0809等芯片和元件可靠地工作。圖3-19電源電路3.3整機工作原理描述在工作過程中，由555定時器構成的多諧振蕩器產生一個頻率為24KHz的信號，此脈沖信號經過緩沖和放大之后，形成頻率穩定度高、功率較大的脈沖信號輸入到探測線圈中，通電的線圈周圍就會產生磁場，此時，固定在線圈L;中心的霍爾元件UGN3503U就會感應到線圈周圍的磁場，并將磁場強度信號線性地轉變成電壓信號。在無金屬的情況下，假設霍爾輸出電壓為，該電壓信號很微弱，屬mV級信號，經過放大電路放大，再通過峰值檢波電路，得到相應的0V~5V的峰值輸出電壓，以滿足ADC0809的量程，經A/D轉換后，將的數字量輸入到單片機儲存起來。此后，以該電壓信號作為基準電壓，與A/D轉換器采集到的電壓信號進行比較判斷。當探測線圈靠近金屬物體時，由于電磁感應現象，會使探測電感值發生變化，從而使其周圍的磁場發生變化，霍爾元件感應到該變化的磁場，并將其線性地轉變成電壓信號，該變化的電壓經放大電路、峰值檢波電路后，得到相應的0V~5V的峰值輸出電壓，然后經A/D轉換后。轉換后，輸入到CPU，由CPU完成與基準電壓的比較，二者比較︱-︱得到一個差值，此差值與預設的靈敏度再作比較。當然，大小的設定決定著系統精度的高低。若︱-︱>，就確定為探測到金屬，CPU輸出口P3.4輸出信號驅動發光二極管發光報警，同時P3.5控制蜂鳴器發出聲響，進行聲音報警。第四章系統軟件設計4.1軟件設計思想軟件是本系統的靈魂，在設計軟件中，本文從系統的實用性、可靠性及方便靈活等幾個方面出發，使程序滿足設計的功能要求。整個系統的軟件包括主程序、一個外部中斷服務程序、數字濾波程序、比較判斷子程序及發光報警等若干個子程序。軟件采用匯編語言編寫，并采用模塊化設計，使程序結構清晰，便于今后進一步擴展系統的功能。主程序初始化以后置位AT89S52的中斷控制位EA，使CPU開放中斷。然后通過檢測ARM中21H中數值的值來判斷是否采集基準電壓，如果未采集過，則啟動ADC0809對通道的模擬輸入量進行A/D轉換。在電路設計中，ADC0809與AT89S52是采用中斷方式連接的，所以系統的數據采集處理功能是在中斷服務程序中完成的，從附錄系統電路原理圖看出，ADC0809的EOC端通過反相器接AT89S52的端，作為中斷申請。采用中斷方式，可大大節省CPU時間。軟件編程允許AT89S52響應外部中斷1，且設置其響應方式為邊沿觸發。當A/D轉換完畢后，ADC0809的EOC端向AT89S52的送入一個中斷申請信號，AT89S52接此信號后響應中斷請求，調用中斷服務子程序取，中斷服務程序進行壓棧，保護現場，讀取來自0809數據輸出口的8位數字量，并將數字量儲存到單片機RAM中，然后啟動ADC0809的下一次轉換。經過數據軟件濾波之后將其存放在單片機RAM21H中，作為基準電壓。經反復實驗測得的靈敏度的值被存放在單片機RAM地址為20H的存儲器中。在檢測過程中，將A/D轉換器采集到的電壓信號經數據軟件濾波后存入內部RAM以30H為首址的數據存儲器中，然后將此數據和基準電壓進行比較，二者差值U存放在單片機ARM地址為22H的存儲器中。而后再通過判據算法將此差值U與靈敏度進行比較，以確定是否報警。4.2數字濾波及算法說明金屬探測器的噪聲抑制能力是金屬探測器的主要設計指標。由于在采集電壓量時經常會碰到各種瞬時干擾，而采用硬件濾波存在硬件電路復雜等諸多弊端，因此本設計中采用算術平均濾波法，即在一次電壓量的采集中，在很短的時間內對它進行6次采集，將它轉換為數字量后求和，分析出6次輸入中的最大值和最小值，然后減去最大值和最小值，除以4得到平均值的方法，完成一次數據采集的軟件濾波。用軟件代替硬件，從而省去了復雜的硬件，而且能夠取得好而精確的效果。在一個采樣周期內，對信號X的N次測量值進行算術平均，作為時刻K的輸出x(k)，即其中N為采樣次數，為第i次的采樣值。顯然N越大，信號平滑度越高，靈敏度就會降低，但是本設計中需要較高的靈敏度，所以N取值不易過大，這里我選擇了N=6，選擇取6個數進行計算的原因，就是因為在匯編中做計算是非常麻煩的，取6個數，減去最大值和最小值后，取平均值是除4，計算機的內部計算都是二進制，而二進制每除一個2，實際上是向右移一次。所以為了計算方便，我選擇取6個數，最后在算除法的時候，只需要用單片機自帶的右移位命令移2次就行了。4.3主程序流程圖圖4-1主程序流程圖圖4-1主程序流程圖4.4主要子程序模塊設計4.4.1初始化子程序ADPORTEQU7FF8H；ADC0809通道0地址EQU20H；靈敏度存放在20HEQU21H；基準電壓存放在21HUEQU22H；差值存放在22HORG0000H；主程序起始地址LJMPMAIN；轉主程序ORG0013H；中斷服務程序入口LJMP；轉NITI中斷服務程序ORG0020HMANI：MOVSP，#60；設置堆棧指針MOV20H，#N；放入靈敏度值（設靈敏度值為N）Mov，#FFH；R7=11111111，初始化讀數標志MOV2IH，00H；2IH單元清零MOV22H，00H；22H單元清零Mov，#3OH；為緩沖區數據地址指針，送數據緩沖區首址RET4.4.2中斷服務程序AD：SETB；當ADC0809的EOC輸出電平上跳沿觸發中斷1SETBEA；打開總中斷開關（片內中斷允許寄存器IE7=EA）SETB；允許外中斷1中斷MOVDPTR，#ADPORT；數據指針指向通道頂0通道MOVA,#00H；MOV，A；MOVX@DPTR，A；啟動A/D轉換CJNER7，#00H；LOOP：NOPAJMPLOOP；ORG2100H；中斷服務程序入口NITI：PUSHPSWPUSHAPUSHDPL；PUSHDPH；MOVDPTR，#7FF8H；數據指針指向通道MOVXA，@DPTR；把該通道的A/D轉換結果讀到累加器A中MOVR，A；將A/D結果存入LCALLFILTER；調用數字濾波程序MOVA，#00H:MOVX@DPTR，A；再次啟動A/D轉換MOVR7，#00H；置讀數標志POPDPH；POPDPL；POPA；POPPSW；RETI；中斷返回4.4.3數字濾波程序設計設一個采樣周期，對通道0連續采樣6次，然后去掉最大和最小值，把剩余的累加和求算術平均值作為本周期采樣值。存入內部RAM以30H為首址的數據存儲器中。其中，寄存器存放最大值，寄存器存放最小值，寄存器存放累加和，存放連續采樣次數。程序框圖圖4-2數字濾波程序流程圖(2)程序清單FILTER：CLRA；、清0MOV,A；MOV,A；MOV,#3FH；置最小值初態MOV,#30H；置數據區首地址MOV,#06H；置連續采樣次數N=6DAV1：ADDA,；累加輸入值MOV，A；累加和輸入CLRC清進位標志MOVA，；取最大值SBBBA,；最大值一輸入值JNCDAV2；輸入值>（）?MOVA,；MOV,A；更新最大值DAV2：CLRCMOVA,；取Ａ/Ｄ結果SBBBA,；與最小值比較JNCDAV3；判斷輸入值<（）?（若C=0,輸入值）>（），則轉到DAV3）MOVA,；MOV,A；更新最小值DAV3：DJNZ,DAV1；判斷N-1=0?（若輸入值介于最大、最小值間，且-1≠0時轉至DAV1）CLRCMOVA，R4；SBBBA，；N個數減去最大最小CLRCCLRARRCAMOVX@，A；將算術平均值存入以30H為首址的RAM緩沖單元中INCR；修改數據區指針RET4.4.4發光與報警模塊DISPLAY：SETBP1.0LCALLDELAYCLRP1.0AJAMPDISPLAYALARM：SETBP1.6LCALLDELAYDELAY:MOV，#FFHD1：MOV，#FFHD2：DJNZ，D2DJNZ，DIRENEND4.4.5LED顯示程序1．多字節傳送方式當命令字節為BE或BF時，DS1302工作在多字節傳送模式，8個時鐘/日歷寄存器從寄存器0地址開始連續讀寫，從0位開始的數據。當命令字節為FE或FF時，DS1302工作在多字節RAM傳送模式，31個RAM寄存器從。地址開始連續讀寫從。位開始的數據。例如：寫入00年、6月21口、星期三、13時、59分、59秒，程序設置如下：WriteMultiplebyte:MOVCommand,#OBEh；命令字節為BEhMOVByteCnt,#8；多字節寫入模式（此模塊為8個）MOVR0,#XmtDat；數據地址覆給R0MOVXmtDat,#59h；秒單元內容為59hMOVXmtDat+1，#59h；分單元內容為59hMOVXmtDat+2，#13h；時單元內容為13hMOVXmtDat+3,#21h；日期單元內容為21hMOVXmtDat+4,#06h；月單元內容為06hMOVXmtDat+5，#03h；星期單元內容為03hMOVXmtDat+6，#0；年單元內容為00hMOVXmtDat+7，#0；寫保護單元內容為00hACALLSend，Byte；調用寫入數據子程序RET；返回調用本子程序處讀出寄存器0～7的內容，程序設置如下：Read_Multiplebyte：MOVCommand，#08Fh；命令字節為8FhMOVByteCnt,#8；多字節讀出模式（此模塊為8個）MOVR1，#RcvDat；數據地址覆給R1ACALI.ReceiveByte；調用讀出數據子程序RET；返回調用本子程序處以上程序調用了基本數據接收（ReceiveByte）模塊及一些內存中元定義，下面的程序亦使用了這個模塊。為了使LED顯示的比較均勻，又有足夠的亮度，需要設置適當的掃描頻率。當掃描頻率在70Hz左右時，能夠產生足夠的圖形和較好的顯示效果。一般采用間隔為10ms對LED進行掃描一次，每一位LED的顯示時間為1ms。2.T0定時器中斷服務程序功能及實現（1）從顯示緩沖區分別區六位LED顯示器顯示數據的位碼及段碼，送到P1P2口，依次顯示每一位，每一位的顯示時間為1ms，顯示6位需要6ms的時間。（2）在設置當前時間時，當前調整位應具有閃耀功能，用來提示當前調整的是哪一位。應此，在每一位顯示之前到要判斷，該位是否是閃耀位，然后決定進行正常顯示還是閃耀顯示。（3）LED顯示器每一位的顯示時間是1ms，延時1ms的子程序是典型的軟件定時程序。3.T0定時器的初值計算時鐘頻率為6MHz，1個機器周期為2us。T0定時器產生10ms的定時，可以計算處值是：計數值＝定時時間/機器周期時間＝10ms/2us=5000計數初值＝65537－5000＝15536＝EC78H初值寄存器的初值為：TH0=0ECH；TL0=78H工作方式寄存器TMOD=XXXX0001B=X1H，定時器，工作方式1，定時。4.LED動態顯示程序TO_SEV:PUSHAPUSHPSWSETBRS1SETBRS0CLRTR0MOVR2，#06HMOVR0,#40HMOVR1,#50HGO-ON:MOVA,@R1CJNEA,31H,NO_FLASHDJNZ30H,FLASHNO_FLASH:MOVA,@R1MOVA,@R2MOVP1，AMOVP2，BLCALLDELAY1FLASH:INCR0INCR1計數值＝定時時間/機器周期時間＝10ms/2us=5000計數初值＝65537－5000＝15536＝EC78H初值寄存器的初值為：TH0=0ECH；TL0=78H工作方式寄存器TMOD=XXXX0001B=X1H，TO定時器，工作方式1，定時。年月日中斷服務程序流程如圖4-3所示T1SEV：PUSHAPUSHPSWSETBRS1SETBRS0CLRTR0MOVR2,#04HMOVR0,#40HMOVR1,#44HGO-ON：MOVA,@R1圖4-3時間顯示流程圖CJNEA，31H，NOFLASHDJNZ30H，FLASHNO-FLASH：MOVA，@R1MOVB@R0MOVP3，AMOVP2，BLCALLDELAY1FLASH:INCR0INCR1DJNZR2,GO-ONMOVTH0，#0ECHMOVTL0,#78HPOPASETBET0SETBTR0SETBEARETIDELAY1:MOVR3，#02HAGAIN:MOVR4，#0F8HDELAY:DJNZR4，DELAYDJNZR3，AGAINRET第五章主要技術指標分析金屬探測器的工作頻率、靈敏度和穩定性是儀器的主要技術指標。1.工作頻率選擇24KHz。2.靈敏度分析由公式（2-2）即可知：（1）檢測線圈的尺寸對儀器的靈敏度有影響探測器的靈敏度與探測線圈的尺寸大小有關，尺寸大即探測面積大，則線圈中心磁場強度低，在靠近線圈繞組附近磁場強度較高，霍爾元件固定在線圈中心，為了確保通過其磁通量，探測線圈的尺寸就不宜太大，具體尺寸通過實驗確定。（2）檢測線圈的匝數對儀器的靈敏度有影響當檢測線圈尺寸一定時，則匝數越少其靈敏度越高。但為了確保通過霍爾元件的磁通量.匝數的減少也是有限的，需通過實驗來確定最佳匝數。3．穩定性分析（1）線圈的雜散電容與人體感應電容均可引起頻率變化而產生偽信號。（2）環境溫度的變化，儀器元件參數也會改變，影響儀器工作的穩定。（3）應盡量減少線圈與電路之間引線的長度，以減少分布電容，采用屏蔽線減少外界對其干擾。總結在整個設計過程中，從設計課題硬件電路的設計、元器件的選擇、元器件參數的測試、硬件電路圖的最終確定，乃至利用PROTEL99繪制原理圖，我投入了相當多的精力，從圖書館和網上查閱了大量的資料，了解了硬件電路設計中涉及到的每個元器件的參數，了解了單片機資源的配置，掌握了單片機的各種指令的應用；熟悉了PROTEL99、AutoCAD，并快速重溫了《模擬電子技術》、《數字電子技術》、《單片機原理及應用》、《檢測技術》等多年前學過的知識。總體來說，在摸索該如何設計電路使之實現所需功能的過程中，使我學到了好多知識，受益匪淺。致謝四年的大學學習生活即將結束，在論文完成之際，我衷心地感謝在這四年的學習和生活中培養過我、幫助過我以及在論文寫作期間給予指導和支持的所有老師和同學。衷心感謝我的導師王羲老師。可以說，這次設計我取得的每一點進步都和王老師的辛勤教指導密不可分。最后，非常感謝所有答辯的領導和老師在百忙之中抽出時間參加我們的答辯，你們辛苦了。 參考文獻[1]《檢測技術與儀表》王俊杰主編武漢理工大學出版社[2]《檢測技術與儀器》徐潔主編清華大學出版社[3]《傳感器》強錫富主編機械工業出版社[4]《單片機原理與接口技術》楊天怡主編重慶大學出版社[5]《檢測技術與智能儀表》陳潤泰主編中南工業大學出版社[6]《傳感器應用技術》張巖主編福建科學技術出版社[7]《電子設計》蔡明生主編高等教育出版社[8]《單片機外圍電路設計》沙占友，王彥朋，孟志永等編著電子工業出版社86一92[9]《8051單片機實踐與應用》吳金戌，沈慶陽，郭庭吉編著清華大學出版社153一158[10]《新編MCS一51單片機應用設計》張毅剛，彭喜元，姜守達等編著哈爾濱工業大學出版社215一218[11]《單片機實用系統設計技術》房小翠，王金鳳編著國防工業出版社142一159基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統的設計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現的供暖系統最佳啟停自校正（STR）調節器單片機控制的二級倒立擺系統的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協議棧的實現基于單片機的蓄電池自動監測系統基于32位嵌入式單片機系統的圖像采集與處理技術的研究基于單片機的作物營養診斷專家系統的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統研究與開發基于單片機的泵管內壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統開發基于單片機的液壓動力系統狀態監測儀開發模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數控系統的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環走絲方式研究基于單片機的機電產品控制系統開發基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內核設計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統的設計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統單片機系統軟件構件開發的技術研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設計和應用基于單片機的光纖光柵解調儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統的研制基于單片機的數字磁通門傳感器基于單片機的旋轉變壓器-數字轉換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調系統的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統設計Pico專用單片機核的可測性設計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現基于單片機的電液伺服控制系統用于單片機系統的MMC卡文件系統研制基于單片機的時控和計數系統性能優化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學生單片機應用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數據采集系統基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設備的數控改造