《金屬探測(cè)器軟硬件的設(shè)計(jì)與開發(fā)》11000字【論文】

金屬探測(cè)器軟硬件的設(shè)計(jì)與開發(fā)目錄第1章緒論 [7]因此可以得到當(dāng)傳感器探測(cè)線圈受到金屬制品的渦流效應(yīng)影響時(shí)的等效阻抗與其他參數(shù)的函數(shù)關(guān)系式,為:Z=F式（2.3）中:ρ是被測(cè)金屬制品的電阻率；μ是被測(cè)金屬制品的磁導(dǎo)率；r是傳感器探測(cè)線圈與被測(cè)金屬制品的尺寸因子；f是傳感器探測(cè)線圈勵(lì)磁電流的電流頻率；x是傳感器探測(cè)線圈與金屬制品之間的距離。圖2–SEQ圖\*ARABIC2渦流傳感器的原理圖如果只改變式（2.3）中的某個(gè)參數(shù)，而其它參數(shù)均維持不變，那么這個(gè)改變的參數(shù)就可以決定傳感器探測(cè)線圈的阻抗Z的改變量。反過來,我們也可利用測(cè)量阻抗Z的改變量來推算,得出該參數(shù)的具體值。 硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)的好壞可以決定軟件部分的是否可以正常穩(wěn)定使用的關(guān)鍵，同時(shí)硬件設(shè)計(jì)將決定整個(gè)金屬探測(cè)器中的下限。硬件部分的設(shè)計(jì)的越好，那么金屬探測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和擴(kuò)展性就會(huì)越好。“圖2-4”就是本次設(shè)計(jì)的硬件部分設(shè)計(jì)框圖，該設(shè)計(jì)包括三個(gè)模塊：信號(hào)探測(cè)模塊、信號(hào)接受與處理模塊和外圍功能模塊。線圈振蕩電路線圈振蕩電路放大電路探測(cè)線圈信號(hào)探測(cè)模塊檢波電路放大電路A/D轉(zhuǎn)換電路AT89S52警報(bào)電路電源電路渦流傳感器顯示電路鍵盤電路信號(hào)接受與處理模塊外圍功能模塊圖2-SEQ圖\*ARABIC3金屬探測(cè)器硬件部分設(shè)計(jì)框圖這三個(gè)模塊組合起來構(gòu)成了一個(gè)基于AT89S52單片機(jī)的金屬探測(cè)系統(tǒng)。信號(hào)探測(cè)模塊是這個(gè)金屬探測(cè)系統(tǒng)中最基礎(chǔ)的，通過這個(gè)模塊才能產(chǎn)生一個(gè)可以對(duì)金屬進(jìn)行探測(cè)的信號(hào)。通過線圈振蕩電路，就可以形成一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的正弦波信號(hào)。再通過一個(gè)放大電路對(duì)這個(gè)正弦波信號(hào)進(jìn)行放大處理。將處理過的正弦波信號(hào)通入探測(cè)線圈。如果在探測(cè)線圈的探測(cè)區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)了金屬,則信號(hào)的頻譜和幅度都將會(huì)改變。當(dāng)信號(hào)出現(xiàn)改變之后,渦流傳感器就可以采集到的信號(hào)的變化量。因?yàn)檫@個(gè)信號(hào)的變化量實(shí)在是太小了，單片機(jī)無法直接對(duì)這樣微小的信號(hào)變化量進(jìn)行處理。所以在傳感器與單片機(jī)之間我們?cè)黾恿艘粋€(gè)放大電路。此信號(hào)通過放大電路的放大處理之后，就可以變?yōu)橛蓡纹瑱C(jī)識(shí)別的大信號(hào)。然后這個(gè)大信號(hào)將被送到A/D轉(zhuǎn)換電路中。A/D轉(zhuǎn)換電路將會(huì)把輸入的模擬信號(hào)改變?yōu)閿?shù)字信號(hào)。最后將所形成的數(shù)字信號(hào)輸入到AT89S52單片機(jī)內(nèi)，讓單片機(jī)對(duì)這個(gè)信號(hào)加以處理。處理完成后，將信號(hào)輸送給下一個(gè)模塊。外圍控制模塊的主要功能是與單片機(jī)實(shí)現(xiàn)通訊，并將所得到的信號(hào)加以分析計(jì)算，然后再加以顯示。同時(shí)操作者還能夠使用鍵盤對(duì)金屬探測(cè)的精度加以設(shè)定。3.1信號(hào)探測(cè)模塊該模塊的最重要的部分就是線圈振蕩電路。本設(shè)計(jì)的線圈振蕩電路選取了電容三點(diǎn)式振蕩電路的設(shè)計(jì)，其主要原因是它可以形成平穩(wěn)的正弦波信號(hào)。而且使用電容三點(diǎn)式振蕩電路還可以使振蕩頻率盡可能比廣播頻段的頻率低,從而消除其對(duì)金屬探測(cè)器造成的干擾。3.1.1振蕩電路的電路結(jié)構(gòu)“圖3-1”為這線圈振蕩電路的基本電路構(gòu)造。由R1、R2和R4組成穩(wěn)態(tài)偏置電路組成;Ce為交流旁路電容;Cb1、Cb2為隔直耦合電容;電阻R3的主要功能則是為建立集電極回路的直流通路，與C1、C2和L1共同形成選頻網(wǎng)絡(luò)。由于反饋信號(hào)是先從電容器C2兩端取出，而后再送到輸入端的，故稱其為電容反饋式振蕩器。圖3-1電容三點(diǎn)式振蕩電路3.1.2振蕩電路的振蕩頻率在不考慮分布參數(shù)的影響下，回路諧振頻率的數(shù)值近似于電感器振蕩頻率的數(shù)值。f在式（3.1）中，C為電感器兩端的等效電容。在不影響分布電容的前提下,C的電容大小就相當(dāng)于C1、C2兩個(gè)電容器并聯(lián)起來的等效電容。C=結(jié)合上述的兩個(gè)式子，我們可以得到電容三點(diǎn)式振蕩電路的頻率公式為：f=3.1.3振蕩電路的優(yōu)點(diǎn)①輸出波形較好。反饋信號(hào)可以從電容兩端取出來再送到輸入端的，由于電容器對(duì)高次諧波信號(hào)的阻抗較小，所以輸出的波形較好。②振蕩頻率一般較高。通常在60-80MHz之間，個(gè)別高的甚至可以達(dá)到100MHz。③回路電容的大小與振蕩頻率的穩(wěn)定性成正相關(guān)，回路電容越大，穩(wěn)定能力就越好。由于輸出電容器和諧振回路中的電容器是并聯(lián)的，所以增大諧振回路電容器的大小，就能夠降低晶體管之間不平穩(wěn)的輸入信號(hào)對(duì)振蕩頻率穩(wěn)定能力的負(fù)面影響。3.2信號(hào)接收與處理電路模塊3.2.1檢波電路本設(shè)計(jì)的檢波電路采用峰值檢波的設(shè)計(jì)，其作用就是能夠記憶信號(hào)的峰值。該電路的充電時(shí)間常數(shù)極小，因此就算是很窄的脈沖信號(hào)也能夠迅速獲得穩(wěn)定值；放電時(shí)間常數(shù)很大，就說明檢波電路的輸出電壓能夠在很長的一段時(shí)間里保持在峰值的數(shù)值上?！皥D3-2”為檢波電路的結(jié)構(gòu)圖。在Vi>V0時(shí)，二極管D是導(dǎo)通的，因此電容器C正在充電。當(dāng)其數(shù)值與V0圖3-2檢波電路結(jié)構(gòu)圖3.2.1放大電路渦流傳感器所采集到的信號(hào)極低，其計(jì)量單位是以毫伏來計(jì)算的，因此單片機(jī)處理起來并非很簡(jiǎn)單。其前提是先實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的放大，從而達(dá)到觸發(fā)單片機(jī)工作的閾值。這就可以讓單片機(jī)完成后續(xù)的數(shù)據(jù)處理。本設(shè)計(jì)中使用的集成運(yùn)算電路，其型號(hào)為LM324。它具有漂移較小且抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)?！皥D3-3”為LM324的引腳圖圖3-3LM324集成運(yùn)算電路引腳圖LM324有四組完全相同的放大器，它們不僅僅電源共用，還可以單獨(dú)進(jìn)行運(yùn)算。將其中的放大器進(jìn)行連接后，就可以將其作為同相放大器進(jìn)行使用。在具體實(shí)踐中，使用單個(gè)同相放大器對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行放大，還是無法讓單片機(jī)達(dá)到其工作閾值，導(dǎo)致本設(shè)計(jì)需要對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行兩級(jí)放大?！皥D3-4”為其結(jié)構(gòu)圖。LM324采用+5V的單電源進(jìn)行供電。可通過調(diào)節(jié)RF1圖3-4兩級(jí)集成運(yùn)算放大電路結(jié)構(gòu)圖3.2.2A/D轉(zhuǎn)換電路因?yàn)閱纹瑱C(jī)無法識(shí)別模擬信號(hào)以及傳感器所探測(cè)到的信號(hào)一般都是模擬信號(hào)，所以需要將傳感器所采集到的模擬信號(hào)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換為單片機(jī)可以進(jìn)行處理的數(shù)字信號(hào)。因此本設(shè)計(jì)中加入了一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換電路，其型號(hào)ADCO809。其是美國國家半導(dǎo)體公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的8路8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器。“圖3-5”為ADCO809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。ALE是通道地址鎖存信號(hào)，可以降低之信號(hào)送入地址鎖存器；IN0~IN7SHI8路模擬量輸入通道，需要有地址選擇信號(hào)A、B、C共同作用選擇其中一路進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換部分，具體關(guān)系見表2-1。START是啟動(dòng)信號(hào)，正脈沖有效，上升沿將清零所有內(nèi)部寄存器數(shù)據(jù)，下降則進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。EOC是轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，當(dāng)EOC=0時(shí)，說明正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；當(dāng)EOC=1時(shí)，說明一次轉(zhuǎn)換完成。EO是輸出允許信號(hào)，若EO輸入高電平，那么A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果可以從8位輸出數(shù)字量D0~D7圖3-5ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖表3-SEQ表\*ARABIC1地址選擇信號(hào)和通道號(hào)的關(guān)系3.2.3單片機(jī)系統(tǒng)AT89S52單片機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖如“圖3-6”所示。1）復(fù)位電路一旦RST引腳發(fā)生兩個(gè)或兩個(gè)及以上機(jī)械周期的高電平狀態(tài)，則將會(huì)讓AT89S52單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位動(dòng)作。由此可以在復(fù)位按鈕的兩端并聯(lián)一個(gè)大小為10μf的電容器和一個(gè)電源。當(dāng)需要完成復(fù)位動(dòng)作時(shí)，只需要按下按鈕，就可以使電容器進(jìn)行充電動(dòng)作。只需要釋放按鈕，電容器就會(huì)進(jìn)行放電動(dòng)作。通過電容器的充電和放電的動(dòng)作，就可以形成一個(gè)至少兩個(gè)機(jī)械周期的高電平。2）蜂鳴器蜂鳴器是通過在其正負(fù)極上分別通入高低電平來產(chǎn)生不同聲響的。于是，我們就能夠利用改變輸入蜂鳴器的電平信號(hào)，來實(shí)現(xiàn)改變蜂鳴器所發(fā)出的聲音的目的。3）單片機(jī)單片機(jī)選用的是AT89S52單片機(jī)。AT89S52單片機(jī)的基本特性:?8位的CPU，片內(nèi)有振蕩器和時(shí)鐘電路，運(yùn)行頻率為0~24MHz?片內(nèi)由256字節(jié)數(shù)據(jù)寄存器RAM?片內(nèi)有8K字節(jié)程序存儲(chǔ)器ROM?4個(gè)8位的并行I/O口（P0、P1、P2、P3）?1個(gè)全雙工串行通訊口?3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（T0、T1、T2）?1個(gè)6向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)AT89S52單片機(jī)具有低功耗高性能的優(yōu)點(diǎn)，是一種CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。該芯片的指令是可以兼容51單片機(jī)指令集的。這款單片機(jī)的應(yīng)用范國較廣，并且能處理一些復(fù)雜的控制問題。所以，相對(duì)來說這款單片機(jī)的性價(jià)比較高。圖3-6AT89S52單片機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖3.2.4報(bào)警電路報(bào)警電路雖然看起來并不是十分重要的部件，但是他在金屬探測(cè)器中起著人機(jī)交互的重要功能。幾乎每個(gè)市面上的金屬探測(cè)器產(chǎn)品都帶有電子報(bào)警電路。通常都是單純的聲音報(bào)警,不過也有部分比較高級(jí)一些的金屬探測(cè)器,也會(huì)使用比較高級(jí)的聲音報(bào)警功能,例如振動(dòng)報(bào)警,光學(xué)報(bào)警等。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)考慮到需要降低金屬探測(cè)器的成本，所以采用了相對(duì)性價(jià)比較高的聲光報(bào)警的設(shè)計(jì)。安裝了蜂鳴器來提供聲音報(bào)警和安裝了LED燈的光學(xué)報(bào)警用以達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)?？梢酝ㄟ^I/O口控制三極管來達(dá)到間接控制蜂鳴器工作狀態(tài)的目標(biāo)。一旦三極管處于飽和狀態(tài)，那么蜂鳴器就會(huì)發(fā)出聲光警報(bào)；一旦三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，那么蜂鳴器則會(huì)停止報(bào)警動(dòng)作。如果出現(xiàn)蜂鳴器的聲音過小的現(xiàn)象的話，就說明所串聯(lián)的限流電阻過大，需要更換一個(gè)相對(duì)較小的限流電阻就可以了。LED燈也不是像蜂鳴器那么復(fù)雜，可以由I/0口直接對(duì)LED燈進(jìn)行控制。若LED燈也出現(xiàn)限流電阻過大的問題，就有可能會(huì)因?yàn)閳?bào)警電路中的電流就會(huì)出現(xiàn)電流過小，從而導(dǎo)致LED燈無法達(dá)到額定電壓，最后造成LED燈亮度過低甚至無法亮起。與此相反，若限流電阻過小，那么其電流就會(huì)過大，出現(xiàn)電路過載的現(xiàn)象，嚴(yán)重的話甚至?xí)?dǎo)致一些元器件被燒壞。因此，限流電阻的數(shù)值不宜過大也不宜過小，本設(shè)計(jì)中的限流電阻大小為lKΩ時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)上述問題?！皥D3-7”為金屬探測(cè)系統(tǒng)中報(bào)警電路的原理圖。圖3-SEQ圖\*ARABIC4報(bào)警電路原理圖3.2.5電源電路“圖3-8”為電源電路部分的電路原理圖。這個(gè)電源電路設(shè)計(jì)讓三端穩(wěn)壓器LM7805KC來給各個(gè)電路供電，此元器件可以穩(wěn)定輸出的+5V輸出電壓。由于輸入電壓需要比輸出電壓大2.5-3V時(shí)，電源電路才能夠正常工作，于是該電路將+9V的電源作為輸入電壓。輸出電容器的作用巨大，不僅可以消除電路的高頻噪聲，還可以消除電路信號(hào)的振蕩。在電源電路中，LM7805三端穩(wěn)壓器在通入+9v的直流輸入電壓條件下，可以穩(wěn)定的輸出+5V輸出電壓,輸出電流不超過0.5A。如此設(shè)計(jì)就能夠保障硬件設(shè)計(jì)的各個(gè)部分可以正常工作。圖3-SEQ圖\*ARABIC5電源電路原理圖3.3外圍功能模塊外圍功能模塊可以分為兩和電路，分別為鍵盤電路和顯示電路。3.3.1鍵盤鍵入電路該鍵盤電路設(shè)計(jì)采用的是2×3的鍵盤陣列。如“圖3-8”所示，按鍵0的作用是控制所有電路的電源通斷；按鍵1的作用是設(shè)置參數(shù)；按鍵2的作用是既可以用來增加數(shù)值的大小也可以用來上移參數(shù)的種類；按鍵3的作用是既可以用來減小數(shù)值的大小也可以用來下移參數(shù)的種類；按鍵4的作用是用來確認(rèn)所選定的參數(shù)；按鍵5的作用是用來返回到上一級(jí)。此鍵盤的工作原理：將兩條行線和三條列線，分別接入一組I/O雙向接口(假設(shè)接入在P1端口的低5位上)。在編寫程序時(shí),通過給行線和列線先后輸入高、低電平，然后獲得兩次所對(duì)應(yīng)的管腳電平信號(hào)。將獲得的這兩個(gè)管腳電平信號(hào)與其輸入信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，就可以判斷出是按下按鈕的的行列位置，從而可以確定那個(gè)按下的是哪一個(gè)按鍵。下面進(jìn)行舉例說明，假設(shè)按下的是按鍵3。先給P1的11100的電平信號(hào)，那么就會(huì)獲得一個(gè)為10000的管腳電平信號(hào)。通過與輸入電平的對(duì)比，可以判斷被按下的按鍵的位置在第二行。然后將P1的低5位的電平信號(hào)置為00111，那么就會(huì)獲得一個(gè)為00110的管腳電平信號(hào)。通過與輸入電平的對(duì)比，可以判斷被按下的按鍵的位置在第1列。綜合可得被按下的按鍵的位置在第2行第1列，也就是被按下的鍵盤按鈕按鍵3。圖3-SEQ圖\*ARABIC6鍵盤按鍵陣列3.2.2液晶顯示電路液晶顯示器具有功耗低、機(jī)身薄、省空間等特點(diǎn)，主要運(yùn)用于微型儀表和各種電子產(chǎn)品中。本設(shè)計(jì)中的液晶顯示器的主要作用是可以直接顯示所測(cè)得信號(hào)值和金屬種類。首先，采用液晶顯示器可以提高金屬探測(cè)系統(tǒng)的人機(jī)交互功能。其次，液晶顯示器能更加直觀的優(yōu)化鍵盤的功能。因?yàn)楸鞠到y(tǒng)對(duì)液晶顯示其功能的要求不高，采用1602A液晶顯示器就可以滿足設(shè)計(jì)需求。而且其性價(jià)比較高，可以節(jié)約金屬探測(cè)器的成本。軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)硬件部分的設(shè)計(jì)完成了，接下來將要設(shè)計(jì)軟件部分了。軟件部分設(shè)計(jì)的優(yōu)劣，將直接決定這個(gè)金屬探測(cè)系統(tǒng)能否生產(chǎn)并研發(fā)的價(jià)值。由于軟件部分的設(shè)計(jì)，是可以直接影響到金屬探測(cè)系統(tǒng)的精度、實(shí)用性等方面的。所以在能夠?qū)崿F(xiàn)基本功能的前提下，還需要盡可能的簡(jiǎn)化操作難度，方便操作者使用設(shè)計(jì)系統(tǒng)。軟件部分包括前端軟件模塊和外圍功能模塊這兩個(gè)模塊。前端軟件模塊主要功能相對(duì)來說很簡(jiǎn)單，其包括:振蕩頻率的檢測(cè);精度的設(shè)定；頻率的比較，聲光報(bào)警等。外圍功能模塊的主要職責(zé)，主要就是先對(duì)前端數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后顯示到液晶顯示器上。如果能夠把前端軟件模塊和外圍功能模塊這兩個(gè)模塊有效地組合起來，就能夠?qū)崿F(xiàn)了一個(gè)高效可靠的金屬探測(cè)系統(tǒng)。4.1前端軟件模塊前端軟件的結(jié)構(gòu)圖示意圖，如“圖4-1”所示。在結(jié)構(gòu)圖中，可得到前端軟件的主要功能有精準(zhǔn)頻率的測(cè)算、精度設(shè)定、聲光報(bào)警以及通訊等。前端軟件模塊是該金屬探測(cè)系統(tǒng)的大腦，它會(huì)對(duì)前面各個(gè)電路處理后傳過來的頻率信號(hào)作分析處理，最后確定是否符合發(fā)出警報(bào)前提。若符合警報(bào)的要求，那么就給硬件部分的報(bào)警電路進(jìn)行給出報(bào)警指令，與此同時(shí)與外圍數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行通信。前端軟件基準(zhǔn)頻率測(cè)定前端軟件基準(zhǔn)頻率測(cè)定頻率比較精度設(shè)置聲光報(bào)警通信當(dāng)前頻率測(cè)定比較圖4-`1前端軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖“圖4-2”就是主程序的流程層圖。?F_COMM：后臺(tái)有無進(jìn)行通訊的請(qǐng)求；?F_COMP：探測(cè)所得頻率與基準(zhǔn)頻率比較的結(jié)果；?F_FR：基準(zhǔn)頻率能否獲得；?F_OK：通訊已經(jīng)建立；?F1：新探測(cè)所得的頻率；?F：基準(zhǔn)頻率。圖4-2主程序流程層圖①頻率獲得頻率是由定時(shí)器TO和計(jì)數(shù)器T1這兩個(gè)元器件聯(lián)合作用所形成的。因?yàn)閷?duì)該金屬探測(cè)器的設(shè)計(jì)要求并不是很高，所以在程序中所使用的頻率只需要為50ms內(nèi)所獲得的脈沖數(shù)就可以滿足設(shè)計(jì)要求。②獲得基準(zhǔn)頻率因?yàn)榛鶞?zhǔn)頻率也會(huì)用來成為判斷能否探測(cè)到金屬物品的標(biāo)準(zhǔn)，所以獲得我們想要的基準(zhǔn)頻率是該部分設(shè)計(jì)的重中之重。此次設(shè)計(jì)所要求的振蕩頻率約為24KHz。獲得基準(zhǔn)頻率的具體步驟如“圖4-3”所示。圖4-3獲取基準(zhǔn)頻率的程序流程圖③比較模塊。因?yàn)樘綔y(cè)所得的頻率值和基準(zhǔn)頻率的值分別存入兩個(gè)16位的內(nèi)存單元中，所以需要編寫相對(duì)應(yīng)的運(yùn)算程序來對(duì)這兩個(gè)頻率的值進(jìn)行比較。然后將比較結(jié)果另行存儲(chǔ)起來，以防止結(jié)果丟失。最后將結(jié)果傳輸給主程序，讓主程序?qū)Y(jié)果進(jìn)行下一步處理。比較模塊的程序流程如“圖4-4”所示。圖4-4比較模塊的程序流程圖④精度設(shè)置模塊通過修改△PRISEH，△PRISEL的數(shù)值，就可以達(dá)到改變金屬探測(cè)系統(tǒng)探測(cè)精度的目的。精度設(shè)置模塊的程序流程圖如“圖4-5”所示。就比如說使用者不想金屬探測(cè)系統(tǒng)會(huì)對(duì)微小金屬物品（金屬飾品等）發(fā)出警報(bào)，只需要將△PRISEH，△PRISEL的值設(shè)置的大一點(diǎn)就可以了。這樣就在檢測(cè)大型的金屬物品時(shí)，排除微小金屬物品的干擾，從而增加探測(cè)效率。圖SEQ圖\*ARABIC7精度設(shè)置模塊的程序流程圖4.2外圍功能模塊外圍功能模塊由兩個(gè)模塊構(gòu)成，下面分別對(duì)這個(gè)兩個(gè)模塊進(jìn)行一些初步介紹：①液晶顯示模塊液晶顯示模塊必須嚴(yán)格地遵循產(chǎn)品操作的時(shí)序圖對(duì)驅(qū)動(dòng)函數(shù)進(jìn)行編寫。可以包括指令的讀寫和數(shù)據(jù)的讀寫兩大類。只需要把操作位和數(shù)據(jù)位按時(shí)序組合起來，就能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示。②鍵盤接受模塊鍵盤是一種用來錄入信號(hào)的裝置。就是說，鍵盤接受模塊能夠讓金屬探測(cè)器系統(tǒng)擁有人機(jī)交互的功能。這個(gè)功能可以讓探測(cè)系統(tǒng)按照用戶的需求來完成下一步的工作。鍵盤按鍵從開始按下到可觸及會(huì)經(jīng)過數(shù)毫秒的抖動(dòng)過程，當(dāng)鍵盤按鍵松開的時(shí)候也會(huì)出現(xiàn)相同的抖動(dòng)干擾。因此，鍵盤按鍵操作時(shí)需要進(jìn)行去抖動(dòng)操作。當(dāng)CPU第一次檢測(cè)到按鍵按下或者松開的信息時(shí)，延時(shí)一段時(shí)間（一般為1~20ms）后，等待按鍵穩(wěn)定后，在判斷按鍵信息。“圖4-5”為本模塊的程序流程圖。圖SEQ圖\*ARABIC8鍵盤接受模塊程序流程圖金屬探測(cè)系統(tǒng)測(cè)試由于疫情原因，導(dǎo)致本次金屬探測(cè)器的系統(tǒng)測(cè)試條件相對(duì)簡(jiǎn)陋。所以對(duì)本次實(shí)驗(yàn)所需要的材料進(jìn)行部分簡(jiǎn)化。購買相關(guān)元器件后，將其焊接在覆銅板上。在家中收集到一些金屬制品。在空曠的地方，用金屬探測(cè)系統(tǒng)對(duì)這些金屬制品進(jìn)行探測(cè)。測(cè)試該金屬探測(cè)系統(tǒng)的基本功能是否可以實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)條件：空曠地點(diǎn)，室溫25℃測(cè)試工具：金屬探測(cè)系統(tǒng)，三節(jié)干電池，書本，卷尺等測(cè)試目的：基本功能是否可實(shí)現(xiàn)測(cè)試項(xiàng)目：原理驗(yàn)證測(cè)試步驟：①將簡(jiǎn)易金屬探測(cè)系統(tǒng)接通電源；②以一枚10元猴年紀(jì)念幣（簡(jiǎn)稱幣1）、兩枚10元猴年紀(jì)念幣（簡(jiǎn)稱幣2）、一個(gè)螺帽（簡(jiǎn)稱帽1）、兩個(gè)螺帽（簡(jiǎn)稱帽2）、一個(gè)易拉罐的拉環(huán)（簡(jiǎn)稱拉環(huán)）為測(cè)試目標(biāo)，測(cè)試結(jié)果如表所示表5-SEQ表格\*ARABIC1測(cè)試結(jié)果測(cè)試目標(biāo)第一次測(cè)量第二次測(cè)量第三次測(cè)量第四次測(cè)量幣160.6860.6960.6960.69幣261.8961.8961.9061.90帽157.4457.6357.8457.51帽257.6257.7858.0557.86拉環(huán)58.4058.4358.7357.63測(cè)試結(jié)論：測(cè)試證明了該金屬探測(cè)系統(tǒng)可以識(shí)別不同金屬制品。10元猴年紀(jì)念幣材質(zhì)主要為銅鎳合金，螺帽材質(zhì)主要為鐵，以來管拉環(huán)材質(zhì)主要為鋁。所以，當(dāng)金屬的材質(zhì)不同，金屬探測(cè)系統(tǒng)搜索測(cè)出的頻率也大不相同。根據(jù)這個(gè)頻率就可以判斷出這個(gè)被探測(cè)金屬是什么金屬了。結(jié)論通過測(cè)試，我們可以得知該金屬探測(cè)系統(tǒng)基本可以達(dá)到實(shí)際目標(biāo)。對(duì)于不同種類的金屬會(huì)得到不同的探測(cè)頻率。根據(jù)探測(cè)頻率的大小就可以確定北側(cè)金屬的種類。同時(shí)該系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)起來相對(duì)比較容易，具有一定的實(shí)用性。所以，該金屬探測(cè)系統(tǒng)是有一定可取性的。6.1結(jié)論①對(duì)金屬探測(cè)系統(tǒng)所運(yùn)用到的原理進(jìn)行了完善的研究與分析。通過對(duì)其原理的學(xué)習(xí)，為本設(shè)計(jì)提供的巨大的原理支持和技術(shù)引導(dǎo)。②對(duì)金屬探測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)了總體框架。由三點(diǎn)式振蕩電路形成一個(gè)平穩(wěn)的正弦波信號(hào)然后經(jīng)過放大電路、濾波電路等，形成本設(shè)計(jì)所需要的信號(hào)。從而減少外界對(duì)金屬探測(cè)系統(tǒng)的探測(cè)信號(hào)的負(fù)面影響。③對(duì)硬件部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。完成了信號(hào)探測(cè)模塊、信號(hào)接受與處理模塊和外圍功能模塊這三個(gè)模塊的設(shè)計(jì)。對(duì)各個(gè)模塊中所需要的重要電路進(jìn)行理解與分析，選擇相對(duì)醬油的設(shè)計(jì)方案。④對(duì)軟件部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。完成了軟件部分包括前端軟件模塊和外圍功能模塊這兩個(gè)模塊的設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)了金屬探測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量功能。⑤對(duì)金屬探測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)易的功能測(cè)試與理論論證。本次測(cè)試證明了探測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際時(shí)成功有效的，能夠時(shí)間金屬探測(cè)系統(tǒng)的基本功能。6.2存在的問題但是，與此同時(shí)該金屬探測(cè)系統(tǒng)也存在著一些問題。例如：探測(cè)頻率與金屬的質(zhì)量、大小等有一定的影響。所以該金屬探測(cè)系統(tǒng)在檢測(cè)金屬物品的主要成分的時(shí)候需要進(jìn)行采樣。取固定質(zhì)量的金屬物品進(jìn)行檢測(cè)。同時(shí)目前只能出檢測(cè)部分金屬，用于識(shí)別金屬的數(shù)據(jù)庫的內(nèi)部數(shù)據(jù)的數(shù)量過少。6.3改進(jìn)方向?qū)τ谝陨辖饘偬綔y(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)的難題，我們還有待對(duì)其進(jìn)行改善從而提高金屬探測(cè)系統(tǒng)的性能。對(duì)其他金屬（數(shù)據(jù)庫中缺少的金屬）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量其探測(cè)頻率的大小。然后將其數(shù)據(jù)添加到數(shù)據(jù)庫中。只用這個(gè)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)的數(shù)量足夠多，那么該金屬探測(cè)系統(tǒng)的識(shí)別能力就會(huì)更加強(qiáng)大。同時(shí)還可以給金屬探測(cè)系統(tǒng)增加一個(gè)PC機(jī)，通過PC機(jī)的強(qiáng)大運(yùn)算功能，可以進(jìn)行更加復(fù)雜的分析與計(jì)算，從而避免其他因素的干擾，得到一個(gè)更加精確可高的金屬識(shí)別能力。甚至還可以讓金屬探測(cè)系統(tǒng)與循跡避障小車相結(jié)合，成為一個(gè)可以讓操作者在探測(cè)金屬的時(shí)候可以進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。這樣就可以在一些有危險(xiǎn)的情況下也能對(duì)金屬進(jìn)行探測(cè)和識(shí)別。參考文獻(xiàn)楊聰錕.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:高等教育出版社,2019.劉波粒.劉彩霞.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:高等教育出版社,2016.劉守義.楊宏麗.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)[M].西安:電子科技大學(xué)出版社,2016.王全.AT89S51單片機(jī)