基于MXT8051單片機的電磁波測試儀的研制

　　引言

　　隨著(zhù)各種通訊設備的日益增多，無(wú)線(xiàn)電在我們的生活中發(fā)揮著(zhù)越來(lái)越重要的作用。在我們享受無(wú)線(xiàn)電帶來(lái)的各種便利的同時(shí)，幾乎毫無(wú)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(shí)就立刻產(chǎn)生危害，而是儲存在人體內，以后會(huì )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(gè)目的，主要有兩個(gè)途徑：一種是采用被動(dòng)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(dòng)出擊，通過(guò)檢測設備測試周?chē)碾姶挪ㄝ椛鋸姸?，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(fā)，借著(zhù)本次時(shí)代民芯杯設計大賽的機會(huì )，設計了這款電磁波測試儀用來(lái)檢測人們生活環(huán)境中的電磁輻射，通過(guò)聲光報警的方式告訴使用者周?chē)碾姶泡椛涫欠癯瑯恕?/p>

　　電磁波簡(jiǎn)介

　　從科學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，電磁波是能量的一種，凡是能夠釋放出能量的物體，都會(huì )釋放出電磁波。 電與磁可說(shuō)是一體兩面，變動(dòng)的電會(huì )產(chǎn)生磁，變動(dòng)的磁則會(huì )產(chǎn)生電。電磁的變動(dòng)就如同微風(fēng)輕拂水面產(chǎn)生水波一樣，因此被稱(chēng)為電磁波，而每秒鐘變動(dòng)的次數便是頻率。當電磁波頻率低時(shí)，主要藉由有形的導電體才能傳遞;當頻率漸提高時(shí)，電磁波就會(huì )外溢到導體之外，不需要介質(zhì)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(chǎng)，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(tài)的微弱電磁場(chǎng)即遭到破壞，人體正常循環(huán)機能會(huì )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(lái)得及自我修復之前再次受到電磁波輻射的話(huà)，其傷害程度就會(huì )累積，久之會(huì )成為永久性病態(tài)或危及生命。對于長(cháng)期接觸電磁波輻射的群體，即使功率很小，頻率很低，也會(huì )誘發(fā)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(xiàn)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(guò)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(jìn)行全速和單步運行、支持硬件斷點(diǎn)、軟件斷點(diǎn)、以及觀(guān)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(shí)器等大部分模塊，單片機的功能得到充分發(fā)揮，可謂物盡其用。

　　關(guān)鍵技術(shù)和解決方案

　　該項目主要關(guān)鍵點(diǎn)在無(wú)線(xiàn)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?chē)碾姶挪◤膸缀掌澋缴螱赫茲都存在，如果要精確測量每種頻段的電磁波強度，電路就會(huì )很復雜，也不是幾十元成本的電子元器件能實(shí)現的?？紤]到本機的市場(chǎng)定位為民用市場(chǎng)，僅是大概的定性檢測電磁輻射是否在一個(gè)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?chē)姶泡椛涞囊粋€(gè)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?chē)姶挪ù嬖谧疃嗟念l段為手機的900MHz~1800MHz，天線(xiàn)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(luò )信號，然后對包絡(luò )信號進(jìn)行放大處理，再送到ADC采樣，實(shí)現對電磁波強度的檢測。