基于MXT8051單片機的電磁波測試儀的研制

　　軟硬件設計

　　硬件設計

　　如圖1所示，整個系統由單片機、信號采集、輸入輸出、電源、通訊接口五部分組成。系統工作流程如下：無線電波經天線耦合成電信號，再經過高頻二極管檢波送到放大單元，放大單元由一個運放和一個模擬開關組成可變增益放大器，根據用戶選擇對信號放大并送入單片機第一路ADC，轉換成數字信號。

　　程序對該數字信號進行處理，記錄單位時間內的最大值或平均值，送到顯示器上，如果超過安全值，通過發光二極管和蜂鳴器報警。顯示部分為段碼LCD。另外系統還通過串口把檢測到的實時數據上傳，以便電腦進行更復雜的分析。電源部分采用兩節7號電池供電，為了保證電池電壓低的時候系統正常工作，用一顆升壓芯片L6920把電壓升到3.3V，同時用單片機的第二路ADC監視電池電壓，如果電量過低，同樣報警。

　　本次設計選用了市面上一款現有產品的外殼，殼子上未留按鍵的位置，但是有一個帶開關的電位器的位置，在此做了一個變通設計，即把它設計成一個單向飛梭，即用電位器不同的電阻值代替不同的按鍵，通過單片機的第三路ADC采集電位器分壓值，然后程序換算成不同的按鍵值，這樣剛好滿足本機的簡單輸入要求，實現系統的不同模式設置。該機設置了4種采集模式，如表1所列。

　　軟件設計

　　本項目代碼采用C語言編寫，分為三部分模塊，分別為主程序、定時器中斷程序和ADC中斷程序。其中定時器中斷程序用來產生ADC采樣的時基，ADC中斷程序用于轉存采樣結果和切換采集通道，這兩部分比較簡單，下面重點介紹一下主程序的執行過程。

　　如圖2所示，為系統主程序流程圖。首先系統上電后單片機進行各個模塊初始化。設置ADC進行3個通道的順序轉換，點亮綠色發光管表示系統正常運行，初始化串口，初始化PWM以驅動蜂鳴器。

　　然后開始系統的大循環操作。先是不停判斷轉換完成標志位，如果轉換完成，則分別對三個通道的數據進行處理，包括去掉較大或較小的偽值，對數據取平均值。接下來先判斷電池電量是否低于預設值，如果是，則驅動蜂鳴器發聲，同時在LCD上顯示電池欠壓符號。下面判斷電位器分壓值是否變化，如果變化范圍超過預設值，說明用戶進行了操作，則根據轉換結果設置對應的工作模式，改變增益，同時LCD上顯示切換到顯示對應的模式代碼4秒鐘，在4秒內如再無操作則LCD繼續顯示轉切換前的內容。下一個運算是根據前面得到的電磁波信號強度計算其具體示值，如果計算完成則顯示出來并通過串口發出去，同時判斷示值是否超出預設值，如超出，則驅動蜂鳴器發聲，并點亮紅色發光二極管，進行聲光報警。到此整個大循環執行了一遍，然后繼續從判斷轉換完成標志位開始執行下一次循環。

　　由上面描述可以看出，整個程序是以轉換完成標志位開始順序執行結構，程序框架比較簡單高效，實時性好，代碼量少。

　　產品化可行性分析

　　該類產品在市場上已經存在，但是售價均在幾百元左右，本文采用高集成度的 MXT8051控制器，由于自帶ADC、LCD驅動、串口等模塊，外圍電路很少，可以將成本控制在幾十元左右，具有很強的價格優勢。

　　生產可行性分析

　　該產品結構簡單，器件幾乎全部選用貼片元件，便于批量生產調試;器件均選用常見元件，沒有采購困難;整機只有單塊PCB板，安裝調試非常方便，因此有很好的生產可行性。

　　社會效益分析

　　目前市場上對電磁波的預防多為被動方式，如穿戴防輻射服、防輻射內衣等，而本產品則為主動防御，讓人們有評估自己環境的手段，能從根本上防御電磁波的輻射，因此有很好的市場前景。同類產品現在售價太高，動輒幾百元，甚至上千元，本產品成本不到50元，因而能夠做到平民化的價格，具有很好的競爭力。本身的低功耗和環保功能結合起來，是名副其實的綠色產品，因此具有極高的社會效益。