金属探测器是一中专门用来探测金属的仪器
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(简称安检门)、手持式金属探测器、便携式金属探测器、台式金属探测器、工业用金属探测器和水下金属探测器。
第一章 行业规范
金属探测器是基于电磁感应原理工作的，依工作方式主要有脉冲感应型、VLF(very low frequency)连续波型和LC振荡型三类。其中LC振荡型主要应用在小目标近距探测方面，已较少使用，目前广泛应用的金属探测器主要是脉冲感应型和VLF连续波型。脉冲感应型和连续波型金属探测器都是通过探测被测金属感应电流产生的二次磁场确定被测金属的有无及种类。脉冲感应型金属探测器检测波形为随时间指数衰减的波形。由于脉冲感应型检测波形的特殊性，在很大程度上限制了数字信号处理技术在脉冲感应型金属探测器中的应用。VLF连续波型检测波形为有特定相位滞后的正弦波，当前有很多数字信号处理算法适用于VLF连续波型，连续波型金属探测器具有广阔的发展前景。
VLF连续波型金属探测器中，接收线圈上的感生电压主要受介质的磁导率影响。铁磁性物质的磁导率很高，即μ>>1，如铸铁为200～400。非铁磁性物质的磁导率近似等于真空中的磁导率，部分非铁磁性物质＜1，如铜、银的相对磁导率分别为0.99990、0.999974。部分非铁磁性物质＞1，如铂的相对磁导率为1.00026。当铁磁性物质接近线圈时，线圈间介质磁导率偏大，接收线圈上的感生电压显著增大。当＜1的非铁磁性物质(如铜、银)接近线圈时，线圈间介质磁导率减小，接收线圈上的感生电压值减小。当＞1的非铁磁性物质(如铂)接近线圈时，线圈间介质磁导率增加，接收线圈上的感生电压的电压幅值微弱增加。
在技术进步的前提下，今日的金属探测器有能力作比以前更多、更为复杂的工作。整体来讲，当今的金属探测器已经出现了两种最具特色的技术功能。其中之一是金属探测器的网络化功能。具备了这种技术，人们可以在任何一个地方拨打该金属探测器，对仪器进行维修，分析所通过的人流量，并可根据治安的好坏或威胁的大小，调整金属探测器的工作灵敏度。所有这一切都可以远距离进行操作。金属探测器的另一个技术进步就是分段限时技术的出现，世界几大著名的金属探测器生产厂商，如EIPaso、CeiaUSA、Ranger&Metorex等，均投入了相当的资金从事这项研究、开发工作。它利用探测器的侧面或另一仪表盘上的灯光来指示或显示出人体中金属物品的近似位置，可以用在诸如法庭以及其他不允许发出声音的地方，虽然关闭了探测器的音量，但它仍能显示并提醒操作人员何时何处有金属物品存在。
金属探测器可以与其他的出入控制装置，如入口读卡机等整合在一起。银行业是该出入整合设备的最大客户。美国CeiaUSA公司董事长ScootDennision不久前曾经说过，他们公司已经开始着手为美国的几大银行安装整合式金属探测器。他们使用的是一种双门系统，它具备这样的功能：在第二道门打开之前，银行或其他机构借助于该系统就能够断定正在进入的人员是否携带有枪支等物品。在该系统中，金属探测器与CCTV、对讲电话系统、出入控制以及其他安全防范手段整合在一起。但是该金属探测器，也可以在独立的基础上与出入控制整合在一起。CeiaUSA公司业已开发出了一种新技术，能够在人员通过金属探测器的时候自动刷卡，不但能探测人员是否携带有武器，而且还能进行读写校验以确定人员是否能合法进入该场所。这种名叫MET卡的产品已于去年9月上市，它借助于近发无线电技术，可使工作人员腾出双手，免去了手持劳作之苦。在读卡的基础上，该系统可根据工作性质、对象调节安全报警信号的阀值。如果你是一个警察，依法可以持有枪支，那么该系统就会自动降低报警的灵敏度；而对下一个通过探测器的一般人来说，金属探测器将自动提高或调整报警的灵敏度。MET卡也可以安装在门框中充当跟踪设备，用以防止贵重物品的丢失和被盗。
前面所讲的是金属探测器的最新情况，金属探测器经过40多年的发展其技术上已经发生了几次飞跃，人类已经步入到数字化时代，金属探测器也顺应这一时代的现状，无论是金属探测器的网络化还是出入整合技术，都需要强大的数字电路对信息进行分析处理，在进行传送控制。因此在这种前提下进行数字金属探测器的设计是顺应时代发展和需求的，本次金属探测器是一种基于单片机的数字金属探测器，其对金属的判断报警都是在数字单片机内完成的，可拓展性强，在对其加入外围功能电路后也能实现网络化和和出入整合。
第二章 可行性论证
金属探测器的设计方案根据它的应用的不同而不同，这里引入两种与本次设计应用相近的金属探测设计方案，拿它们与我们的设计方案进行对比，以突显出彼此的优缺。
3.1 手持数字金属探测器
其模型如图3-1所示。
图3-1 手持数字金属探测器原理框图
可以看出它由四部分组成：高频振荡、信号放大、脉冲转换和信号的处理与报警，下面简单论述以下各个模块的功能。
（1)高频振荡
这一部分是金属探测的基础，金属探测器的原理是：当金属物体置于变化的磁场当中时，金属内部就会产生涡流，而涡流所产生的磁场又会影响原磁场。高频振荡部分的任务首先就是产生变化的磁场，它往往由一LC振荡电路组成。其次，在遇见金属后由于金属内部涡流的存在，它的磁场会影响原有磁场，使原有振荡电路的振幅和周期都发生改变。这种改变经转换后送入单片机，单片机中有相应的程序对其进行分析判断。
（2)放大电路
振荡电路所产生的正弦波信号的幅值是比较小的，因此需要放大才能进行再处理。
（3)脉冲转换电路
这是本套设计方案所独有的，它是实现本次金属探测数字化的桥梁，单片机只能处理数字脉冲型号，因此振荡电路所产生的信号经放大不能直接送入单片机，这一部分只需要一个TTL门电路对放大电路输出的波形进行转换就行，简单但很重要。
（4)信号处理与报警
这一部分是整个电路的大脑，所有的电路都是为它服务，这一部分也是整个探测器实现网络化或其他功能的桥梁。作为整个电路的大脑，它对整个电路所产生的信号做最终的处理，并根据处理的结果决定是否存在金属，是否要发出警报。这一部分处理能力的强弱影响这整个系统的性能。作为与外部进行沟通的桥梁，它可以将金属探测的信息发送给外围模块供他们进行进一步的处理，它同时也接收外围模块传送过来的控制信号，如对金属探测的精度或其他方面进行设置。
3.2 MD—898K金属探测器
图3-2为MD—898K金属探测器的原理框图，看上去在结构上和本次设计的金属探测器很相近，实际上它们存在本质的差别。首先，两者在设计思想上完全不同，MD—898K金属探测器是模拟信号处理的模拟金属探测器，而此次要实现的金属探测器信号的处理和报警都在数字单片机内完成。其次，在可拓展性方面MD—898K没有可拓展性而言，因为每一部分的单元电路紧密的联系在一起，即使可以扩展也要对整个电路进行从新设计，而且设计的难度相对很大，而本次设计，将频率信号转换为数字信号供数字单片机进行分析，单片机提供了很多I/O口可以很方便的和其他单片机进行通讯，加入串口通信模块后还可以直接和PC机进行通讯，借助于PC机强大存储和网络资源对数据进行再分析在处理，就可以完善金属探测的性能，并且借助于PC机的强大功能可以使探测的精度得到新的改善。
图3.2 MD—898K金属探测器原理框图
第三章 设计文档
总体设计将影响整个项目的实现，对整个项目的开发起着指导性的作用，因此总体设计的好坏影响深远，这里的软硬件方案都是经过再三的比较与分析才确定的，硬件和软件两个互相影响，协同工作实现系统的基本功能。由于硬件系统是基础，是软件系统得以运行的平台，因此将它放在前面，先依据硬件的总体设计方案，完成各个单元电路的设计与实现，接下来再根据软件模块的总体方案设计程序流程，在硬件电路的基础之上进行调试。但在设计之初两个部分都需经过认真的分析，确定总体方案后再分阶段进行实现。
5.1 硬件电路设计
硬件电路设计是进行软件设计的基础，是整个金属探测器中最位重要的部分。它设计的好坏决定着系统的稳定性和可扩展性。本次设计的金属探测器系统组成框图如图4-1所示，硬件控制电路包括两个部分，一部分线圈振荡电路,包括:多谐振荡电路、放大电路和探测线圈;另一部分控制电路包括:UGN3503型线性霍尔元件、放大电路、峰值检波电路、模数转换器、AT89S52单片机、LED显示电路、声音报警电路及电源电路等。在本次设计中考虑到产品成本、实用性以及整体大小，将LED显示电路与线圈振荡电路中的放大部分省略掉。
图5-1系统组成框图
5.1.1 总体电路图
图5-2 设计总体电路原理图
5.1.2 线圈震荡电路
图5-3 线圈震荡电路原理图
工作过程中，由555定时器构成一个多谐振荡器，产生一个频率为24KHZ、占空比为2/3的脉冲信号。振荡器的频率计算公式为：
（5-1）
图示参数对应的频率为24KHZ，选择24KHZ的超长波频率是为了减弱土壤对电磁波的影响。从多谐振荡器输出的正脉冲信号经过电容输入到的基极（为125的9013H),使其导通，经放大之后，就形成了频率稳定度高、功率较大的脉冲信号输入到人、探测线圈中，在线圈内产生瞬间较强的电流，从而使线圈周围产生恒定的交变磁场。由于在脉冲信号作用下，处于开关工作状态，而导通时间又非常短，所以非常省电，可以利用9V电池供电。
5.1.3 数据采集放大电路
图5-4 数据采集电路原理图
（1）线性霍尔传感器
在电路设计中，选用了美国公司生产的UGN3503U线性霍尔传感器，来检测通电线圈周围的磁场变化。UGN3503U线性霍尔传感器的主要功能是可将感应到的磁场强度信号线性地转变为电压信号。他的功能特性示于图4-5和4-6。
图5-5 UGN3503的功能框图
图5-6 UGN3503U的磁电转换特性曲线
霍尔元件是依据霍尔效应制成的器件。如图4-7所示，在一块半导体薄片上两端通以电流I，并加以和片子表面垂直的磁场B，在薄片的横向两侧会出现一个电压，如图3.2.5中的，这种现象就是霍尔效应。这种现象的产生的洛伦兹力的作用下，分别向片子横向两侧偏转和积聚，因而形成一个电场，称作霍尔电场。霍尔电场产生的电场力和洛伦兹力相反，它阻碍载流子继续堆积，知道霍尔电场力和洛伦兹力相等，这时，片子两端建立起一个稳定的电压，就是霍尔电压，霍尔电压可用下式表示：
= （V） （5-2）
式中—霍尔常数（）；I—电流（A）；B—磁感应强度（T）；d—霍尔元件的厚度(m)。令 ，则得到：
（V） （5-3）
图5-7 霍尔效应原理图
由上式可知，霍尔电压的大小正比于控制电流I和磁感应强度B。称为霍尔元件的灵敏度，它与元件材料的性质与几何尺寸有关。因此当外加电压电源一定时，通过的电流I为一恒定值，此时输出的电压只与加在霍尔元件上的磁场B的大小成正比，即：
（5-4）
此时K=为常数。因此，任何引起磁场强度变化的物理量都将引起霍尔输出电压的变化。据此，将霍尔元件做成各种形式的探头，固定在工作系统的适当位置，用它去检测工作磁场，再根据霍尔输出电压的变化提取别检信息，这就是线性霍尔元件的基本物理依据和作用。
（2）放大和峰值检波电路
由于UGN3503U线性霍尔元件采集到的电压信号是一个毫伏级的信号，信号十分微弱，所以，在对其进行处理前，首先要进行放大。在设计中，信号放大电路采用输入阻抗高、漂移较小、共模抑制比高的集成运算放大器LM324。LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共同，四组运放相互独立。
如图所示，UGN3503线性霍尔元件输出的微弱信号经电容耦合到前级运算放大器U2A的相同输入端，运算放大器U2A把霍尔元件感应到的电压转换为对地电压。在电路设计中，运放 LM324采用+5V单电源供电，对于不同强度的信号均可通过调节前级放大电路的反馈电位器Rw来改变其放大倍数。经前级运算放大器放大的信号经耦合电容输入到后级峰值检波电路中。采用阻容耦合的方法可以使前后级电路的静态工作点保持独立，隔离各级静态之间的相互影响，使得电路总温漂不会太大。峰值检波电路由两级运算放大器组成，第一级运放U2B将输入信号的峰值传递到电容上，并保持下来。第二级运放U2C组成缓冲放大器，将输出与电容隔离开来。在设计中，为了获得优良的保持性能和传输性能，同样采用了输入阻抗高、响应速度较快、跟随精度较好的运算放大器LM324，这样可有效地利用LM324的资源，减少使用元器件的数量，降低了成本。当输入电压上升时，跟随上升，使二极管、导通，截止，运放U2B工作在深度负反馈状态，使电容充电，上升。当输入电压下降时，跟随下降，导通，U2B也工作在深度负反馈状态，深度负反馈保证了二极管、可靠截止，值得以保持。当再次上升时使上升并使、导通，
截止，再次对电容充电（高于前次充电电压），下降时，、又截止，导通，将峰值再次保持。输出反映的大小，通过峰值检波和后级缓冲放大电路，将采集到的微弱信号放大至0V~5V的直流电平，以满足A/D转换器ADC0809所要求的输入电压变换范围，然后通过A/D转换电路将检测到的峰值转化成数字量。
5.1.4 A/D转换电路
图5-8 A/D转换及与单片机接口电路原理图
由于采集到的信息是连续变化的模拟量，不能被单片机直接处理，所以，必须把这些模拟量转换成数字量后才能够输入到单片机中进行处理，这里选用了经济实用的ADC0809型A/D转换器来完成模数转换。ADC0809芯片内部结构和工作时序示于图4-9和图4-10。
图5-9 ADC0809的芯片内部结构
图5-10 ADC0809的工作时序
ADC0809是8位逐次逼近型A/D转换器，片内有八路模拟开关，可对八路模拟电压量实现分时转换，转换速度为100(即10千次/秒)。当地址锁存允许信号ALE=1时，3位地址信号A、B、C送入地址锁存器，选择8路模拟量中的一路实现A/D变换。本设计中只使用通道INO，所以，地址译码器ABC直接地址为000，采用线选法寻址。
ADC0809的模拟输入范围：单极性0~5V,设计中采用+5V单电源供电。放大后的电压信号送入ADC0809的模拟输入通道IN0进行A/D转换。当ADC0809的START启动信号输入端为高电平时，A/D开始转换，在时钟的控制下，一位一位地逼近，比较器一次次进行比较，转换结束时，送出转换结束信号EOC(低到高)，并将8位数字量锁存到输出缓存器。AT89C51的读信号端发出一个输出允许命令输入到ADC0809的ENABLE(即OE)端,ENABLE(OE)端呈高电位，用以打开三态输出端锁存器，AT89C51从ADC0809读取相应电压数字量，然后存入数据缓冲器中。
5.1.5 其他电路
（1）单片机最小系统电路
图5-11 单片机最小系统电路原理图
采用AT89C51单片机。AT89C51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4K Bytes ISP (In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS—51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元。
AT89C61片内结构具有如下特点：40个引脚，4K Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器(RAM)，32个外部双向输入/输出(I/O)口， 2个数据指针，2个16位可编程定时计数器，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个全双工串行通信口，片内时钟振荡器。此外，AT89C51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM、定时计数器、串行口及外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。其工作电压为5V，晶振频率采用12MHz。
（2）报警指示电路
图5-12 报警指示电路
此电路仅采用两个LED指示灯及一个蜂鸣器构成。LED1采用绿色灯光，当测量值在一定范围内，即未检测到金属时此灯亮起。当检测到存在金属时，代表危险的LED2灯亮起，此灯应采用红色，同时与LED2相并联的蜂鸣器LS1由于上方管脚出现高电平而开始报警。为了使报警启动信号足够驱动蜂鸣器并能使蜂鸣器响声足够响亮，在此电路中引入一个PNP型三极管。
（3）LM7805三端稳压电路
图5-13 LM7805三端稳压电路原理图
X78XX 系列是三端正电源稳压电路，它的封装形式为T0-220。它有一系列固定的电压输出，应用十分广泛。每种类型由于内部电流的限制，以及过热保护和安全工作区保护，使它基本上不会损坏，如果能提供足够的散热片，他们就能够提供大于1.5A的输出电流。虽然是按照固定电压值来设计的，但是当接入适当的外部器件后，就能够获得各种不同的电压和电流。其中LM7805是输出5V DC的三端稳压电路，其相关参数见表4-1。
表5-1 LM7805电参数表
（注：除特别说明，0<Tj<125℃，Io=500mA,Vi=10V,Ci=0.33μF，Co=0.1μF）
5.2 软件设计
硬件完成信号的产生与处理后，接下来的工作就全部由软件部分完成，软件系统的实现才能真正体现系统的价值，软件结构设计是软件实现的起点，它对整个软件部分的实现起指导作用，同时它也罗列出系统的所有功能。
5.2.1 开发环境及工具
在本次设计中软件设计环节上，基于Windows7操作系统，在KeiluVision4软件环境下，利用C语言进行编程，程序简单易懂，可移植性强，利用“宏晶科技”的stc-isp-15xx-v6.85H软件把对.C源文件经过编译、链接后生成的.HEX文件导入AT89C51单片机中。利用Proteus7.8的仿真作用，将.HEX文件导入电路原理图中的单片机中进行仿真。
5.2.2 C语言源程序代码
#include <reg52.h>
#include <math.h>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
sbit ST=P3^2;
sbit OE=P3^3;
sbit EOC=P3^4;
sbit led1=P2^0;
sbit led2=P2^1;
sbit led3=P2^2;
sbit led4=P2^3;
sbit dp=P2^4;
sbit ledg=P2^5;
uint temp1;
uchar ad_data;
uchar data dis[5]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};
uchar code led_segment[ ]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,
0x07,0x7F,0x6F}; //共阴数码管字码表
void main(void); //主函数
void data_pro();
void delay(int count);
void display(); //显示子程序
void main(void) //主程序
{
ad_data=0; //采样值存储单元初始化为0
while(1)
{
ST=0;
ST=1; //给START一个高电平，上升沿复位A/D内部寄存器
ST=0; //给START一个低电平，启动ADC0809工作 //相当于时钟脉冲
while(EOC==0) //EOC为零，A/D转换过程进行中，等待转换结束变为1
OE=1; //OE=1，允许A/D向外发送数据
ad_data=P0; //通过P0口读取数A/D转换数据
data_pro();
display();
}
}
void delay(int count) //定义延时子函数 ,利用循环来延时
{
int i,j;
for(i=0;i<count;i++)
for(j=0;j<120;j++);
}
void display(void) //LED显示子程序
{
P1=led_segment[dis[2]]+0x80; //驱动方法
led1=0; //开第一个数码管
delay(1); //动态显示方法 进行一个很小的延时
led1=1; //关第一个数码管 这样进行动态显示
P1=led_segment[dis[1]];
led2=0;
delay(1);
led2=1;
P1=led_segment[dis[0]];
led3=0;
delay(1);
led3=1;
}
void data_pro(void) //数据处理子程序
{
temp1=(ad_data*1.0/255)*500;
if(temp1>=200 )
{dp=0 ;
ledg=1; }
else
{ dp=1;
ledg=0;}
dis[2]=temp1/100;
dis[1]=temp1/10%10;
dis[0]=temp1%10;
}
第四章 测试文档
为了降低成本，在设计阶段为了避免失败造成的器件的浪费，我们先采用电脑仿真技术来验证设计结果是否可行。本次设计中使用的仿真软件为Proteus7.8。在仿真过程中我们发现了许多问题并及时找到解决办法，对出错的地方加以修正。
6.1 Proteus软件介绍
Proteus软件是英国Lab Center Electronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其他EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机和外围器件。它是目前比较好的仿真单片机及外围器件的工具。
Proteus是世界上最著名的EDA工具。从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件虚拟模仿软件三合一的设计平台，其处理器支持8051、HC11PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。
图6-1 Proteus软件界面
6.2 线圈振荡电路仿真
图6-2 线圈电路仿真原理图
图6-3 线圈电路仿真结果图
由上图仿真结果发现，输入到示波器A通道的经过放大后的震荡信号（黄色波形）与直接由555振荡器输出的输入到示波器B通道的原始震荡信号（蓝色波形）相比，存在较明显的失真，且没有放大，甚至有所衰减。而且原始震荡信号输出峰值约为5V，已足够大，不需要再经过放大，经过多次尝试和讨论分析，最终决定在实际电路中放弃此电路中的NPN三极管放大电路。此方案经验证确实可用。
6.3 检测信号放大电路仿真
（1）单级放大
图6-4 毫伏级交流信号单级放大仿真原理图
图6-5 毫伏级交流信号单级放大仿真结果图
上图单级放大为反相放大，放大倍数为10倍，信号输出效果很好，无失真。但是放大倍数不足，若通过改变电阻改变放大倍数，当倍数达到一定时会发生较严重失真，故决定采用双级放大。
（2）双级放大
图6-6 双级信号放大电路仿真原理图
图6-7 双级信号放大电路仿真结果图
如上图可见，采用双级放大时，当输入信号峰值较大时（约超过20mV时），就会出现非常严重的失真，（顶部失真与底部失真都会出现），所以此电路可放大信号峰值范围有限，故不能采用此电路。
图6-8 可适应此次设计的双级放大电路仿真原理图
图6-9 可适应此次设计的双级放大电路仿真结果图
从上图电路可看出，此放大电路放大倍数与放大信号峰值范围（峰值在0-90mV范围内的交变信号能做到顶部不失真的放大输出）都能达到预期要求，但是波形看起来有较大变化——信号负半轴部分全部失真（但是正半轴信号无明显失真）。然而在本次设计中不必考虑，因为结合后续的峰值检波电路，只需要比较准确的峰值就可以，此电路可以满足设计要求。
6.4 峰值检波电路仿真
图6-10 峰值检波电路仿真原理图
图6-11 峰值检波电路仿真结果图
此电路作用是将测量到的交变电压信号转变为以被测信号峰为参考的直流电压信号，结合图5-9的双级放大电路使用，忽略图5-9电路中底部的失真，输出代表信号大小的峰值信号。
注意在此电路中对于C1电容的选择，若选取过小，如100pF，则会出现图5-12的现象，即由于放电过快，使得出现“锯齿”。也不可选取过大，如0.1uF，则会出现图5-13的现象，即由于放电太慢，峰值信号不能及时跟随原信号。
图6-12 电容C1选取过小（C1=100pF）
图6-13 电容C1选取过大（C1=0.1uF）
图6-14 双级交流放大+峰值检波电路
图6-15 双级交流放大+峰值检波电路仿真结果
6.5 A/D转换与单片机控制电路仿真
图6-16 未报警时某时刻仿真结果图
图6-17 报警时某时刻仿真结果图
在仿真源程序中，我设置报警的阈值输入电压为2.00V，当输入信号电压超过2.00V时红灯亮起，蜂鸣器报警；低于2.00V时红灯灭，绿灯亮起，蜂鸣器停止报警。（此2.00V报警电压为为了测试随意设置的，实际报警电压需要利用线圈震荡电路和霍尔元件检测电路实际测得后确定。）
在整体电路中，输入ADC0809的IN0口的输入信号由霍尔元件检测到的并经过放大和峰值检波后的直流信号提供，ADC0809的时钟信号CLOCK可由555震荡电路输出的24KHz，5V的矩形波提供。
第五章 风险预计
对于金属探测器来说，其风险来自于漏检、多建或错检。在安检场所，漏检会使入场人员携带有危险物品如：小刀、匕首、枪支、炸弹等，这是十分严重的安全隐患。多检和错检将会增加安检的工程量，使安检过程变得复杂漫长。
对于本次设计，其由于放大电路对微弱检测信号的放大，以及A/D转换和单片机处理电路的精确，使得本次设计的金属探测器灵敏度较高，可以检测出几毫伏的电压变化，大大降低了漏检的概率，降低了安全隐患。
另一方面，本次设计中用来作为报警参考的电压来自于预先对检测电路的的信号采集，所以可以人为的在程序中根据需要更改设定值。
本次设计默认大于两枚一元硬币的金属物质为危险物品，故采用两枚一元硬币作为采样标准，则在安检过程中小于两枚硬币大小的金属将不会被检出，在保证安全的前提下大大减少安检的工作量。
第六章 成本分析
本次设计在保证可靠性、灵敏度、精度和可用性的前提下，选用了性能较好、性价比较高的器件，降低了成本。
表8-1 所用器件价格报表
| | | | | | | | | C1, C2, C3, C7, C8, C9, C10, C11, C12 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | R1, R2, R3, R4, R8, R9, R10, R11, R12, R13, R14, R15, R16, R17, R18 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
由上表可见，此款金属探测器在硬件器件上成本较低，使大规模生产成为可能。同时器件的价格也决定未来产品的价格，较低的价格会使产品在日后的市场竞争中处于优势。
第七章 用户手册 本设计电路由+9V单电源供电，在设计过程中用学生电源提供，在实际使用中考虑到便捷性，拟采用六节1.5V的5#干电池串联使用，或利用可充电锂电池作为电源供电。 9.1 使用说明 电路中有一个开关（S1），是单片机复位开关，一般不需要使用，当仪器出现故障时（如蜂鸣器始终在响或输出值维持不变时），按一下此按钮，即可使仪器恢复出厂设置，继续使用。 为了节约电量，此设计在电源部分与电路部分之间将引入一个总电源开关，此开关闭合，仪器进入工作状态，开关断开，仪器停止工作，节约了电源电量。 在检测过程中若绿灯亮起，则证明无金属；红灯亮起，且伴随蜂鸣器响起，则证明存在金属物质。 9.2 常见故障及解决办法 （1）电源指示灯不亮？ 1.检查电源开关是否打开。 2.检查电池是否有电。 3.检查指示灯是否损坏。 （2）打开电源后蜂鸣器一直在响？ 按下单片机复位按键（S1），重新检测。 （3）检测金属物质时蜂鸣器不响？ 1.检查红灯是否亮起，红灯亮起则蜂鸣器损坏。 2.被测物体是否达到最小识别金属大小。 （4）控制电路无反应？ 检查单片机和ADC0809是否烧坏(单片机明显发热)。
总 结 本次所做的项目为手持式金属探测器，经历了金属探测器原理分析、总体设计、实现调试和最后的项目改进5个步骤，充分体会到了进行电子产品开发的辛劳，也从中体悟到了如何从事工程项目的开发以及应该具备的品质。做完这次设计后我身有体会，我觉得作为一个自然科学研究与学习的人员，首要具备的品质是冷静，要冷静的寻找问题的根源，冷静的面对任何突发的情况，只有这样你才能寻找更好的方法摆脱目前的困境，解决现存的问题。其次，要有足够的耐心，在进行工程的开发，尤其是电子产品的开发时，其过程中会暴露出许许多多的问题，你必须耐心对待这些问题，找出原因最后满足项目的要求。如过没有足够的耐心和勇气遇见挫折就开始心浮气躁，不知所措。那么要想顺利完成一件工程真是难上加难。 这里所使用的设计方案其实有很大的扩展空间，既然金属探测模块对外提供了一个数据接口，我们可以在这个接口之上添加一个无线的收发模块，单片机传过来的数据通过无线发送模块发送出去，接收模块通过一个串口连接到PC机，在PC机中用软件编写一个接收器，对接收过来的数据进行再处理。PC机具有强大的存储空间，这样可以引入更加复杂的算法来对数据进行处理，进一步准确的判断金属的类型，况且通过PC机还可以获得更加庞大的网络资源，可以借此对金属探测器的功能进行在扩大。还可以将前端金属探测模块做成一个探雷小车，小车在前方进行探测，而操作人员只需在很远处借助于一台PC机就会对前端的情形了如指掌。 其实还可以与更多的数字功能模块相连实现更加强大的功能，这就是数字探测器的魅力所在。
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