多功能金屬探測(cè)器的研究與設(shè)計(jì)

對(duì)于本系統(tǒng)而言，因?yàn)橹車偸怯兄蚨嗷蛏俚碾姶鸥蓴_，干擾信號(hào)很容易串入導(dǎo)致感應(yīng)信號(hào)的頻率有一定的波動(dòng)（頻率值波動(dòng)大小在1Hz以內(nèi)），因此，采用等精度測(cè)頻的時(shí)候，只需要精度達(dá)到1Hz即可。

如圖4所示是測(cè)頻電路，采用AVR與CPLD這個(gè)組合來完成等精度測(cè)頻功能，因?yàn)锳VR是5V提供電壓的，而CPLD則采用3.3V供電，所以AVR與CPLD進(jìn)行通訊的時(shí)候需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。信號(hào)從AVR流向CPLD時(shí)需要在信號(hào)線路中串接200歐姆的電阻進(jìn)行限流，信號(hào)從CPLD流向AVR時(shí)需要經(jīng)過74HC245進(jìn)行電平轉(zhuǎn)化，提高信號(hào)的電平閥值。

系統(tǒng)軟件控制菜單設(shè)計(jì)

為了方便用戶對(duì)儀器進(jìn)行操作，需要編寫一個(gè)比較友好的人機(jī)界面，通過鍵盤進(jìn)行控制。圖5所示為本系統(tǒng)的菜單操作流程圖。

當(dāng)系統(tǒng)上電后，系統(tǒng)顯示“金屬探測(cè)器”等歡迎字樣，維持?jǐn)?shù)秒后，系統(tǒng)將進(jìn)入主菜單界面。主菜單包括三個(gè)子菜單選項(xiàng)：“初值校準(zhǔn)”、“開始探測(cè)”和“數(shù)據(jù)回顯”三個(gè)選項(xiàng)。

初值校準(zhǔn)：由于本系統(tǒng)在不同的時(shí)間和地點(diǎn)進(jìn)行使用的時(shí)候，感應(yīng)探頭與外接電容進(jìn)行諧振的振蕩頻率是不同的，因此，每次進(jìn)行開機(jī)使用的時(shí)候，都必須先進(jìn)行初始值校準(zhǔn)，找到當(dāng)前情況下所感應(yīng)的頻率的最大值，然后以該頻率值作為是否探測(cè)到金屬的一個(gè)頻率閾值。通過捕捉10次當(dāng)前的頻率值，并通過軟件自動(dòng)篩選出10次測(cè)量值中的最大值，用戶可以根據(jù)所測(cè)量的最大頻率值來進(jìn)行閾值的設(shè)定。當(dāng)設(shè)定完成，將返回主菜單進(jìn)行其他操作。

開始探測(cè)：完成初值校準(zhǔn)后，就可以開始進(jìn)行金屬探測(cè)了，當(dāng)在探測(cè)的過程中，并沒有發(fā)現(xiàn)金屬的時(shí)候，界面將一直顯示“正在探測(cè)”字樣，當(dāng)探測(cè)到金屬，界面將出現(xiàn)“發(fā)現(xiàn)金屬”字樣，并控制蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警，用戶可以對(duì)當(dāng)前情況進(jìn)行記錄，將此時(shí)的所探測(cè)到的值保存到EEPROM中，如果探測(cè)完畢，用戶可以選擇“返回”回到主菜單界面。

數(shù)據(jù)回顯：在主菜單中選擇該菜單項(xiàng)，可以查詢?cè)?jīng)保存的10次數(shù)據(jù)記錄，例如：此時(shí)按數(shù)字鍵“0”，則可以查詢到第0次數(shù)據(jù)記錄的內(nèi)容。查詢完畢，選擇返回鍵可回到主菜單界面。

小結(jié)

由于采用了等精度測(cè)頻方案，對(duì)于1Hz精度的測(cè)頻要求，系統(tǒng)完全可以實(shí)現(xiàn)。通過測(cè)試，對(duì)于一元錢硬幣大小的金屬，在無遮擋物的情況下，本系統(tǒng)可以探測(cè)的有效距離在2厘米左右；對(duì)于直徑為1厘米的鋼筋，在無遮擋物的情況下，有效探測(cè)距離在5厘米左右。相信經(jīng)過進(jìn)一步的改進(jìn)和實(shí)驗(yàn)，該系統(tǒng)能夠用于實(shí)際需求。