基于MXT8051单片机的电磁波测试仪的研制

　　软硬件设计

　　硬件设计

　　如图1所示，整个系统由单片机、信号采集、输入输出、电源、通讯接口五部分组成。系统工作流程如下：无线电波经天线耦合成电信号，再经过高频二极管检波送到放大单元，放大单元由一个运放和一个模拟开关组成可变增益放大器，根据用户选择对信号放大并送入单片机第一路ADC，转换成数字信号。

　　程序对该数字信号进行处理，记录单位时间内的最大值或平均值，送到显示器上，如果超过安全值，通过发光二极管和蜂鸣器报警。显示部分为段码LCD。另外系统还通过串口把检测到的实时数据上传，以便电脑进行更复杂的分析。电源部分采用两节7号电池供电，为了保证电池电压低的时候系统正常工作，用一颗升压芯片L6920把电压升到3.3V，同时用单片机的第二路ADC监视电池电压，如果电量过低，同样报警。

　　本次设计选用了市面上一款现有产品的外壳，壳子上未留按键的位置，但是有一个带开关的电位器的位置，在此做了一个变通设计，即把它设计成一个单向飞梭，即用电位器不同的电阻值代替不同的按键，通过单片机的第三路ADC采集电位器分压值，然后程序换算成不同的按键值，这样刚好满足本机的简单输入要求，实现系统的不同模式设置。该机设置了4种采集模式，如表1所列。

　　软件设计

　　本项目代码采用C语言编写，分为三部分模块，分别为主程序、定时器中断程序和ADC中断程序。其中定时器中断程序用来产生ADC采样的时基，ADC中断程序用于转存采样结果和切换采集通道，这两部分比较简单，下面重点介绍一下主程序的执行过程。

　　如图2所示，为系统主程序流程图。首先系统上电后单片机进行各个模块初始化。设置ADC进行3个通道的顺序转换，点亮绿色发光管表示系统正常运行，初始化串口，初始化PWM以驱动蜂鸣器。

　　然后开始系统的大循环操作。先是不停判断转换完成标志位，如果转换完成，则分别对三个通道的数据进行处理，包括去掉较大或较小的伪值，对数据取平均值。接下来先判断电池电量是否低于预设值，如果是，则驱动蜂鸣器发声，同时在LCD上显示电池欠压符号。下面判断电位器分压值是否变化，如果变化范围超过预设值，说明用户进行了操作，则根据转换结果设置对应的工作模式，改变增益，同时LCD上显示切换到显示对应的模式代码4秒钟，在4秒内如再无操作则LCD继续显示转切换前的内容。下一个运算是根据前面得到的电磁波信号强度计算其具体示值，如果计算完成则显示出来并通过串口发出去，同时判断示值是否超出预设值，如超出，则驱动蜂鸣器发声，并点亮红色发光二极管，进行声光报警。到此整个大循环执行了一遍，然后继续从判断转换完成标志位开始执行下一次循环。

　　由上面描述可以看出，整个程序是以转换完成标志位开始顺序执行结构，程序框架比较简单高效，实时性好，代码量少。

　　产品化可行性分析

　　该类产品在市场上已经存在，但是售价均在几百元左右，本文采用高集成度的 MXT8051控制器，由于自带ADC、LCD驱动、串口等模块，外围电路很少，可以将成本控制在几十元左右，具有很强的价格优势。

　　生产可行性分析

　　该产品结构简单，器件几乎全部选用贴片元件，便于批量生产调试;器件均选用常见元件，没有采购困难;整机只有单块PCB板，安装调试非常方便，因此有很好的生产可行性。

　　社会效益分析

　　目前市场上对电磁波的预防多为被动方式，如穿戴防辐射服、防辐射内衣等，而本产品则为主动防御，让人们有评估自己环境的手段，能从根本上防御电磁波的辐射，因此有很好的市场前景。同类产品现在售价太高，动辄几百元，甚至上千元，本产品成本不到50元，因而能够做到平民化的价格，具有很好的竞争力。本身的低功耗和环保功能结合起来，是名副其实的绿色产品，因此具有极高的社会效益。