基于MXT8051单片机的电磁波测试仪的研制

　　引言

　　随着各种通讯设备的日益增多，无线电在我们的生活中发挥着越来越重要的作用。在我们享受无线电带来的各种便利的同时，几乎毫无防备地受到电磁波的影响，特别是，电磁波的影响不是在当时就立刻产生危害，而是储存在人体内，以后会以癌或畸形儿等症状出现，因此，它的危险性更加可怕。

　　那么，怎样才能摆脱电磁波的危害呢?如果想要找到完全摆脱电磁波影响的地方，只有像原始人那样生活才有可能，所以只能是想办法将电磁波对我们的影响减到最小。要达到这个目的，主要有两个途径：一种是采用被动防御，即穿戴具有防护功能的衣物，将电磁波辐射阻止在身体之外;另一种是采用主动出击，通过检测设备测试周围的电磁波辐射强度，如果超出国标要求，可以选择远离辐射源，或想办法使辐射源的辐射强度减到国标要求之内。本文就是从第二种途径出发，借着本次时代民芯杯设计大赛的机会，设计了这款电磁波测试仪用来检测人们生活环境中的电磁辐射，通过声光报警的方式告诉使用者周围的电磁辐射是否超标。

　　电磁波简介

　　从科学的角度来说，电磁波是能量的一种，凡是能够释放出能量的物体，都会释放出电磁波。 电与磁可说是一体两面，变动的电会产生磁，变动的磁则会产生电。电磁的变动就如同微风轻拂水面产生水波一样，因此被称为电磁波，而每秒钟变动的次数便是频率。当电磁波频率低时，主要藉由有形的导电体才能传递;当频率渐提高时，电磁波就会外溢到导体之外，不需要介质也能向外传递能量，这就是一种辐射。电磁辐射危害人体的机理主要是热效应、非热效应和积累效应等。

　　热效应：人体内70%以上是水，水分子受到电磁波辐射后相互摩擦，引起机体升温，从而影响到身体其他器官的正常工作。

　　非热效应：人体的器官和组织都存在微弱的电磁场，它们是稳定和有序的，一旦受到外界电磁波的干扰，处于平衡状态的微弱电磁场即遭到破坏，人体正常循环机能会遭受损害。

　　累积效应：热效应和非热效应作用于人体后，对人体的伤害未来得及自我修复之前再次受到电磁波辐射的话，其伤害程度就会累积，久之会成为永久性病态或危及生命。对于长期接触电磁波辐射的群体，即使功率很小，频率很低，也会诱发想不到的病变。

　　MXT8051单片机介绍

　　MXT8051是以高速单指令周期8051为核的MCU。电路拥有丰富的外设，包括PWM、UART、WDT，Timer等，大容量存储器，内嵌32Kx8可在线编程flash，10位AD，8位DA，若干OP，36x4 LCD driver、POR以及可编程增益放大器(PGA)等模拟电路。电路集成片上调试系统，通过标准JTAG接口，快速诊断复杂SoC，该调试系统具有不占用任何硬件资源可进行全速和单步运行、支持硬件断点、软件断点、以及观察内部特殊功能寄存器、程序指针和内部RAM等功能。

　　本次大赛我们设计的电磁波测试仪用到了MXT8051单片机的ADC、PWM、UART、WDT、定时器等大部分模块，单片机的功能得到充分发挥，可谓物尽其用。

　　关键技术和解决方案

　　该项目主要关键点在无线电波的收集与放大调理电路设计上。由于电磁波波谱比较宽，周围的电磁波从几赫兹到上G赫兹都存在，如果要精确测量每种频段的电磁波强度，电路就会很复杂，也不是几十元成本的电子元器件能实现的。考虑到本机的市场定位为民用市场，仅是大概的定性检测电磁辐射是否在一个符合标准的范围内，对检测的数值精度要求不是很高，数值本身是用于评估周围电磁辐射的一个参考，因此在尽可能节省成本的基础上做了以下设计：

　　1. 根据周围电磁波存在最多的频段为手机的900MHz~1800MHz，天线设计为对该频段最敏感，转化效率最高，因此本机对手机等通讯设备的检测效果最好，反应最灵敏。

　　2.样率远远低于电磁波频率，所以不能对电磁波转化的电信号直接采样，而是先将电磁波耦合的高频电信号转化为低频的包络信号，然后对包络信号进行放大处理，再送到ADC采样，实现对电磁波强度的检测。