基于MXT8051單片機的電磁波測試儀的研制
引言
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/117102.htm隨著各種通訊設備的日益增多,無線電在我們的生活中發揮著越來越重要的作用。在我們享受無線電帶來的各種便利的同時,幾乎毫無防備地受到電磁波的影響,特別是,電磁波的影響不是在當時就立刻產生危害,而是儲存在人體內,以后會以癌或畸形兒等癥狀出現,因此,它的危險性更加可怕。
那么,怎樣才能擺脫電磁波的危害呢?如果想要找到完全擺脫電磁波影響的地方,只有像原始人那樣生活才有可能,所以只能是想辦法將電磁波對我們的影響減到最小。要達到這個目的,主要有兩個途徑:一種是采用被動防御,即穿戴具有防護功能的衣物,將電磁波輻射阻止在身體之外;另一種是采用主動出擊,通過檢測設備測試周圍的電磁波輻射強度,如果超出國標要求,可以選擇遠離輻射源,或想辦法使輻射源的輻射強度減到國標要求之內。本文就是從第二種途徑出發,借著本次時代民芯杯設計大賽的機會,設計了這款電磁波測試儀用來檢測人們生活環境中的電磁輻射,通過聲光報警的方式告訴使用者周圍的電磁輻射是否超標。
電磁波簡介
從科學的角度來說,電磁波是能量的一種,凡是能夠釋放出能量的物體,都會釋放出電磁波。 電與磁可說是一體兩面,變動的電會產生磁,變動的磁則會產生電。電磁的變動就如同微風輕拂水面產生水波一樣,因此被稱為電磁波,而每秒鐘變動的次數便是頻率。當電磁波頻率低時,主要藉由有形的導電體才能傳遞;當頻率漸提高時,電磁波就會外溢到導體之外,不需要介質也能向外傳遞能量,這就是一種輻射。電磁輻射危害人體的機理主要是熱效應、非熱效應和積累效應等。
熱效應:人體內70%以上是水,水分子受到電磁波輻射后相互摩擦,引起機體升溫,從而影響到身體其他器官的正常工作。
非熱效應:人體的器官和組織都存在微弱的電磁場,它們是穩定和有序的,一旦受到外界電磁波的干擾,處于平衡狀態的微弱電磁場即遭到破壞,人體正常循環機能會遭受損害。
累積效應:熱效應和非熱效應作用于人體后,對人體的傷害未來得及自我修復之前再次受到電磁波輻射的話,其傷害程度就會累積,久之會成為永久性病態或危及生命。對于長期接觸電磁波輻射的群體,即使功率很小,頻率很低,也會誘發想不到的病變。
MXT8051單片機介紹
MXT8051是以高速單指令周期8051為核的MCU。電路擁有豐富的外設,包括PWM、UART、WDT,Timer等,大容量存儲器,內嵌32Kx8可在線編程flash,10位AD,8位DA,若干OP,36x4 LCD driver、POR以及可編程增益放大器(PGA)等模擬電路。電路集成片上調試系統,通過標準JTAG接口,快速診斷復雜SoC,該調試系統具有不占用任何硬件資源可進行全速和單步運行、支持硬件斷點、軟件斷點、以及觀察內部特殊功能寄存器、程序指針和內部RAM等功能。
本次大賽我們設計的電磁波測試儀用到了MXT8051單片機的ADC、PWM、UART、WDT、定時器等大部分模塊,單片機的功能得到充分發揮,可謂物盡其用。
關鍵技術和解決方案
該項目主要關鍵點在無線電波的收集與放大調理電路設計上。由于電磁波波譜比較寬,周圍的電磁波從幾赫茲到上G赫茲都存在,如果要精確測量每種頻段的電磁波強度,電路就會很復雜,也不是幾十元成本的電子元器件能實現的??紤]到本機的市場定位為民用市場,僅是大概的定性檢測電磁輻射是否在一個符合標準的范圍內,對檢測的數值精度要求不是很高,數值本身是用于評估周圍電磁輻射的一個參考,因此在盡可能節省成本的基礎上做了以下設計:
1. 根據周圍電磁波存在最多的頻段為手機的900MHz~1800MHz,天線設計為對該頻段最敏感,轉化效率最高,因此本機對手機等通訊設備的檢測效果最好,反應最靈敏。
2.樣率遠遠低于電磁波頻率,所以不能對電磁波轉化的電信號直接采樣,而是先將電磁波耦合的高頻電信號轉化為低頻的包絡信號,然后對包絡信號進行放大處理,再送到ADC采樣,實現對電磁波強度的檢測。
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