【正文】 電調(diào)試。將與門(mén)的一端接入 5V電源另一端接放大電路的輸出端。開(kāi)始沒(méi)有注意這 一點(diǎn)，直接將閃爍程序燒入單片機(jī)，發(fā)現(xiàn)燈一直亮但不閃爍 (復(fù)位后個(gè)管腳將置 4為高電平 )，開(kāi)始還以為是延時(shí)的問(wèn)題，但到后來(lái)延時(shí)已設(shè)的很長(zhǎng)還是沒(méi)有閃爍。其次，液晶顯示器在沒(méi)有給它輸入正確的數(shù)據(jù)的時(shí)候，屏幕的一半是黑屏，這不能說(shuō)液晶顯示器壞了，恰恰相反，它說(shuō)明了液晶顯示器是好的你需要檢查你的程序。另一個(gè)是保證向液晶傳入數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)端口無(wú)誤。 3）調(diào)試 液晶和鍵盤(pán)的調(diào)試都是建立在單片機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上的，也就是說(shuō)它們需要單片機(jī)執(zhí)行程序來(lái)進(jìn)行控制?？臻e方式停止 CPU的工作，但允許 RAM，定時(shí) /計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。在加上在同向端并聯(lián)一 10μf的旁路電容，它可以短路交流信號(hào)，因此同向端可以保持一個(gè)固定的直流分量，而交流分量通過(guò)差分放大器進(jìn)行無(wú)窮倍（實(shí)際 40萬(wàn)倍左右）的放大。（這段可以寫(xiě)在總結(jié)部分） 硬件電路焊接與調(diào)試 硬件電路的調(diào)試我分為四個(gè)階段：振蕩電路的焊接與調(diào)試、脈沖轉(zhuǎn)換電路的焊接與調(diào)試、單片機(jī)處理系統(tǒng)的焊接與調(diào)試和外圍單片機(jī)系統(tǒng)的焊接與調(diào)試。 圖 44 前端金屬探測(cè)部分單片機(jī)系統(tǒng) 1）復(fù)位電路 REST引腳一但變成兩個(gè)周期以上高電平所有的 I/O口都將復(fù)位到 “1”狀態(tài)，編程地址計(jì)數(shù)器復(fù)位到 000H，針對(duì)這一特點(diǎn)在按鈕兩端并聯(lián)一 10μf的電解電容，正極接電源，這樣在按鈕按下又釋放后由于電容的充電可以在電阻兩端維持至少兩個(gè)時(shí)鐘周期以上的高電平。共射極反饋放大電路中的晶體管選用放大倍數(shù)超過(guò) 50倍的 CS9014。這里 18 引入鍵盤(pán)的目的是， 1進(jìn)行金屬探測(cè)精度的設(shè)置； 2在進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊時(shí)進(jìn)行控制。 1）頻率獲得 獲得頻率是通過(guò)定時(shí)器 T0和計(jì)數(shù)器 T1兩個(gè)協(xié)同工作而完成的。 硬件電路設(shè)計(jì) 硬件電路設(shè)計(jì)是進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，是整個(gè)金屬探測(cè)器中最位重要的部分。其模型如圖 27所示。 由圖可知金屬導(dǎo)體表面電渦流密度，即電渦流密度最大值。這兩個(gè)磁場(chǎng)相互疊加，就改變了原來(lái)線圈的阻抗 Z， Z 的變化僅與金屬導(dǎo)體的電阻率 ρ、導(dǎo)磁率 u、激勵(lì)電磁強(qiáng)度 i、頻率 f、線圈的幾何形狀 r 以及線圈與金屬導(dǎo)體之間的距離有關(guān)。 圖 21 環(huán)形載流導(dǎo)線的磁場(chǎng) 由公式（ 21）可知，當(dāng)線圈有效探測(cè)范圍內(nèi)無(wú)金屬物時(shí)， 1?r? （非金屬的相對(duì)磁導(dǎo)率），線圈中心磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 保持不變。而重要的高考和各類國(guó)家級(jí)別考試，為了保證 成績(jī)的真實(shí)性，金屬探測(cè)器的功能需要得到進(jìn)一步的改進(jìn)。 electromagic induction。 2. 設(shè)計(jì)和加工（或采購(gòu)）機(jī)械部分，完成組裝 3. 完成軟件框圖、流程圖設(shè)計(jì)，完成控制程序編制。 西安科技大學(xué)高新學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 系 別 ： 機(jī)電信息學(xué)院 專 業(yè) ： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 學(xué) 生 姓 名 ： Xxxxx 學(xué) 號(hào)： 設(shè)計(jì) (論文 )題目 ： 單片機(jī)管線探測(cè)器設(shè)計(jì)與制作 起 迄 日 期 : 20xx 年 7 月 9 日 20xx 年 1 月 12 日 設(shè)計(jì) (論文 )地點(diǎn) : xxxxxx 指 導(dǎo) 教 師 : xxxx 專業(yè)教研室負(fù)責(zé)人 : xxx 發(fā)任務(wù)書(shū)日期 : 20xx 年 7 月 09 日 任務(wù)書(shū)填寫(xiě)要求 1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)由指導(dǎo)教師根據(jù)各課題的具體情況指導(dǎo)學(xué)生填寫(xiě)。 20xx 年 12月 02 至 12月 22 日 1. 完成軟件調(diào)試、硬件調(diào)試和聯(lián)合調(diào)試。 MCU。 主要應(yīng)用場(chǎng)所 金屬探測(cè)器 基本 分為四種類型： 1） 生活型金屬探測(cè)器 2） 軍用型金屬探測(cè)器 3） 工業(yè)型金屬探測(cè)器 4） 安全型金屬探測(cè)器 研究現(xiàn)狀 金屬探測(cè)器按其功能和市場(chǎng)應(yīng)用的不同可分為以下幾種： ? 通道式金屬探測(cè)器； ? 手持式金屬探測(cè)器； ? 便攜式金屬探測(cè)器； ? 臺(tái)式金屬探測(cè)器； ? 工業(yè)用金屬探測(cè)器； 4 ? 水下金屬探測(cè)器。 當(dāng)線圈有效探測(cè)范圍內(nèi)出現(xiàn)鐵磁性金屬物時(shí)，由于鐵磁性金屬的相對(duì)磁導(dǎo)率1?r? ，所以，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 也會(huì)隨 r? 的增大而增大。線圈的阻抗可以用如下的函數(shù)式表示： Z=F（ ρ、 u、 i、 f、 d）。 Jr 為半徑 r 處的金屬導(dǎo)體表面電渦流密度?？梢钥闯鏊伤牟糠纸M成：高頻振蕩、信號(hào)放大、脈沖轉(zhuǎn)換和信號(hào)的處理與報(bào)警，下面簡(jiǎn)單論述以下各個(gè)模塊的功能。它設(shè)計(jì)的好壞決定著系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性。程序中所使用的頻率不論是基準(zhǔn)頻率還是新探測(cè)的頻率，都是 50ms內(nèi)所獲得的脈沖數(shù)。由于鍵盤(pán)普遍存在抖動(dòng)現(xiàn)象，如果抖動(dòng)現(xiàn)象處理不好，會(huì)發(fā)生意想不到的結(jié)果。組裝調(diào)試后振蕩電路的實(shí)際頻率為 33KHz滿足我們的要求 。 2）蜂鳴器 在給蜂鳴器的正極和負(fù)極分別通上高電平和低電平時(shí)蜂鳴器就會(huì)發(fā)聲，因此你可以通過(guò)給蜂鳴器不同頻率的電平來(lái)使它發(fā)出不同的聲音。 振蕩電路的焊接與調(diào)試 1）所需器件 面包板一個(gè)、三極管 (CS9014)一個(gè)、 10μf 耦合電容兩個(gè)、 47μf 旁路電容一個(gè)、諧振電容 和 各一個(gè)、自繞電感線圈一只、 33K、 20K、 、 2K 電阻各一個(gè)。信經(jīng)此放大電路后變換為與前面正弦波頻率相等的梯形波幅值為 ，如圖 31。掉電方式保存 RAM的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。在保證單片機(jī)系統(tǒng)正常運(yùn)行后首先調(diào)試的是液晶，這樣是為了調(diào)試鍵盤(pán)做準(zhǔn)備。最后一 個(gè)是，看你讀寫(xiě)的時(shí)序和控制字的電平是否嚴(yán)格按照產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)
。 1602A液晶顯示器的操作時(shí)序?yàn)椋? 讀狀態(tài)：輸入： RS=L， RW=H， E=H， 輸出： D0～ D7=狀態(tài)字 寫(xiě)指令：輸入： RS=L， RW=L， E=高脈沖 H， 輸出：無(wú) 讀數(shù)據(jù)：輸入： RS=H， RW=H， E=H， 輸出： D0～ D7=數(shù)據(jù) 寫(xiě)數(shù)據(jù)：輸入： RS=H， RW=L， E=高脈沖， 輸出：無(wú) 1602A的初始化過(guò)程為： (1)延時(shí) 15ms； (2)寫(xiě)指令 38H(不檢測(cè)忙信號(hào) )； (3)延時(shí) 5ms； (4)寫(xiě)指令 38H(不檢測(cè)忙信號(hào) )； (5)延時(shí) 5ms； (6)寫(xiě)指令 38H(不檢測(cè)忙信號(hào)以后每次讀 /寫(xiě)操作之前均要檢測(cè)忙信號(hào) )； (7)寫(xiě)指令 38H顯示模式設(shè)置； (8)寫(xiě)指令 08H顯示關(guān)閉； (9)寫(xiě)指令 01H顯示清屏； (10)寫(xiě)指令 6H顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置； (11)寫(xiě)指令 0CH顯示開(kāi)及光標(biāo)設(shè)置 液晶顯示器的 VDD和 VO之間接了一個(gè) 10K的電位器是用來(lái)調(diào)節(jié)對(duì)比度用的，在對(duì)液晶調(diào)試的過(guò)程中應(yīng)盡量使對(duì)比度大，也就是使 VO端的輸出端電壓低。（ AT89C2051的其他參數(shù)和指標(biāo)限于篇幅，不贅述） 4）出現(xiàn)的問(wèn)題與解決方法 要讓單片機(jī)執(zhí)行程序存儲(chǔ)器內(nèi)的指令，必須使單片機(jī)的 EA/Vpp管腳置為高電平。簡(jiǎn)單的處理就是通過(guò)一 TTL門(mén)電路， TTL門(mén)電 路可以將邏輯運(yùn)算的結(jié)果轉(zhuǎn)換為 TTL電平 (5V)，這里選用的是 74LS08(與門(mén) )，當(dāng)然史密特出發(fā)器，其它的門(mén)電路都可以完成這樣的轉(zhuǎn)換。在電感測(cè)量?jī)x上測(cè)量其電感值大約在 500μH 左右，用手使線圈間距邊小，線圈的電感值會(huì)相應(yīng)的增大，最后用膠帶紙將線圈纏在一起使它們之間的間距相對(duì)固定，這樣電感值保持在 500μH，誤差在 10μH 以內(nèi)。由于本次金屬探測(cè)器的設(shè)計(jì)，包括前端金屬探測(cè)部分和后臺(tái)數(shù)據(jù)處理和顯示兩個(gè)部分，因此在前斷只需要一個(gè)容量不大的單片機(jī)進(jìn)行振蕩頻率的測(cè)量 、報(bào)警和通信， 2K的 AT89C2051足以滿足需求。電路中晶體管的放大倍數(shù)比較大且 C1和 C2的比值小于 ，都有利于起振。鍵盤(pán)接受模塊的程序流程圖如圖 45所示。 2）獲取基準(zhǔn)頻率 基準(zhǔn)頻率的獲得至關(guān)重要，因?yàn)樗唤?jīng)獲得將作為判斷有無(wú)金屬的基準(zhǔn)。 12 圖 28 手持?jǐn)?shù)字金屬探測(cè)器硬件設(shè)計(jì)框圖 。首先，兩者在設(shè)計(jì)思想上完全不同， 1）高頻振蕩 這一部分是金屬探測(cè)的基礎(chǔ)，金屬探測(cè)器的原理是：當(dāng)金屬物體置于變化的磁場(chǎng)當(dāng)中時(shí)，金屬內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生渦流，而渦流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)又會(huì)影響原磁場(chǎng)。 圖 25 電渦流密度 J與半徑 r的關(guān)系曲線 ③電渦流的最大值在 r=ras ④可以用一個(gè)平均半徑為 ras（ ras=（ ri+ra） /2）的短路環(huán)來(lái)集中表示分散的電渦流（圖中陰影部分）。 電渦流式傳感器的原理圖如圖 22所示。另一方面，置于該交變磁場(chǎng)中的金屬導(dǎo)體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生自行閉合的渦電流，渦流要產(chǎn)生附加的磁場(chǎng) $與外磁場(chǎng)方向相反$會(huì)削弱線圈磁場(chǎng)的變化。 ? 脈沖感應(yīng)型 ； ? VLF(very low frequency)連續(xù)波型 ； 主要研究?jī)?nèi)容及成果特色 金屬探測(cè)器的工作原理簡(jiǎn)單的講就是利用電磁感應(yīng)原理，讓交流電通過(guò)電感線圈，產(chǎn)生迅速變化的磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)能在被檢測(cè)的金屬物體內(nèi)部產(chǎn)生感生渦流 [3]。 oscillation circuit I 目錄 1 緒論 ...................................................................................................................................... 3 研究背景與研究意義 ...................................................................................................... 3 發(fā)展過(guò)程 .................................................................................................................... 3 研究意義 ................................................................................................................... 3 主要應(yīng)用場(chǎng)所 ............................................................................................................ 3 研究現(xiàn)狀 ........................................................................................................................... 3 主要研究?jī)?nèi)容及成果特色 .............................................................................................. 4 主要研究?jī)?nèi)容 ........................................................................................................... 4 成果特色 ................................................................................................................... 4 2 總體設(shè)計(jì) ................................................................................................................................ 5 探測(cè)金屬的理論依據(jù) ...................................................................................................... 5 傳感器原理 ...................................................................................................................... 6 電渦流式傳感器的工作原理 ............................................................................... 6 基本特性 ................................................................................................................... 7 電渦流形成范圍 ....................................................................................................... 8 低頻透射式渦流厚度傳感器 ..........