【正文】 BCD 碼是為最終分離出電壓值小數(shù)后第二位的值。數(shù)據(jù)處理思想是對(duì)采集電壓值進(jìn)行除 51運(yùn)算，分別分離出個(gè)位數(shù)，小數(shù)后第一位和小數(shù)后第二位。電壓值轉(zhuǎn)化為三位 BCD碼程序流程圖如圖 45所示。 第 4章 軟件設(shè)計(jì) 27 三位 BCD 碼轉(zhuǎn)化部分程序如下： TUNBCD:MOV A,AD_TEMP MOV B,51 DIV AB MOV AD_TEMP+2,A 。整數(shù)個(gè)位數(shù)放入 AD_TEMP+2 MOV A,B CLR F0 SUBB A,1AH 。相減不夠， C=1 表示余數(shù)小于 1AH(26) MOV F0,C MOV A,10 MUL AB 。余數(shù)乘以 10，相當(dāng)于補(bǔ) 0，繼續(xù)除。 MOV B,51 DIV AB 。再除以 51 JB F0,T_BCD1 。余數(shù)大于 1AH,F0 為 0，乘法溢出，果加 5 ADD A,5 T_BCD1:MOV AD_TEMP+1,A 。小數(shù)后第一位放入 AD_TEMP+1 MOV A,B 開始 取數(shù) 除 51，分離整數(shù)位 取余數(shù)乘 10 除 51，分離小數(shù)后第一位 取余數(shù)乘 10 除 51，分離小數(shù)后第二 位 結(jié)束 圖 45 電壓值轉(zhuǎn)換為三位 BCD 碼程序流程圖 第 4章 軟件設(shè)計(jì) 28 CLR F0 SUBB A,1AH MOV F0,C MOV A,10 MUL AB MOV B,51 DIV AB JB F0,T_BCD2 ADD A,5 T_BCD2: MOV AD_TEMP,A 。小數(shù)后第二位放入 AD_TEMP RET 算法分析： A/D 最大采集電壓為 5V，對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)為 FFH（ 255），由2555 51? 得程序中的除數(shù) 51。 A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)字電壓直接除 51 得個(gè)位數(shù)。然后，取余數(shù)乘 10，乘積再除 51 分離小數(shù)后第一位。乘 10 過程中，當(dāng)余數(shù)大于 1AH(26)時(shí)，將產(chǎn)生溢出，但在此并未直接考慮乘法溢出的處理，而是通過余數(shù)和 1AH作減法運(yùn)算后，把進(jìn)位標(biāo)志 C 放入標(biāo)志位 F0 中， F0 控制程序的流向。當(dāng)余數(shù)大于 1AH時(shí)， F0 為 0，會(huì)對(duì)商值加 5，通過商值加 5 操作來得出有溢出時(shí)的實(shí)際轉(zhuǎn)換值。小數(shù)后第二位的分離思想和小數(shù)后第一位的分離思想類似。 LCD 顯示程序設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)中， LCD 的顯示包括用戶界面的英文字符顯示和傳感器檢測(cè)到金屬時(shí)，金屬個(gè)數(shù)的顯示，金屬個(gè)數(shù)的顯示與報(bào)警同時(shí)進(jìn)行。字符的顯示只需把需要顯示字符的內(nèi)容、位置和 LCD的 DDRAM 地址對(duì)應(yīng)皆可。 LCD 顯示字符程序流程圖如圖 46。 第 4章 軟件設(shè)計(jì) 29 LCD 顯示字符部分程序： LCD_SHOW: CJNE A,1,LINE2 。判斷是否為第一行，是第一行則順序執(zhí)行 LINE1: MOV A,80H 。設(shè)置 LCD 的第一行地址， DDRAM 地址設(shè)置 CALL WCOM 。寫入命令 CALL CLR_LINE 。清除該行字符數(shù)據(jù) MOV A,80H CALL WCOM 。寫入命令 JMP FILL LINE2: 開始 LCD 初始化 寫 DDRAM 地址 取字符 結(jié)束碼？ 寫字符 地址加 1 結(jié)束 圖 46 LCD 顯示字符程序流程圖 Y N 第 4章 軟件設(shè)計(jì) 30 MOV A,0C0H 。設(shè)置 LCD 的第二行地址 CALL WCOM 。寫入命令 CALL CLR_LINE 。清除該行字符數(shù)據(jù) MOV A,0C0H CALL WCOM 。寫入命令 FILL: CLR A 。填入字符子程序 MOVC A,@A+DPTR 。由消息區(qū)取出字符 CJNE A,0,LC1 。判斷是否為結(jié)束碼 RET LC1: CALL WDATA 。寫入數(shù)據(jù) INC DPTR 。指針加 1 JMP FILL 。繼續(xù)填入字符 RET 報(bào)警程序設(shè)計(jì) 金屬檢測(cè)系統(tǒng)中，當(dāng)傳感器檢測(cè)到金屬時(shí)，單片機(jī)控制蜂鳴器報(bào)警，提示檢測(cè)到金屬。軟件編程產(chǎn)生頻率分別為 500Hz 和 1KHz 的報(bào) 警聲。報(bào)警的同時(shí)，LCD 閃爍顯示已檢測(cè)到金屬個(gè)數(shù)，閃爍周期和蜂鳴器的報(bào)警周期相同。報(bào)警程序流程圖如圖 47所示。 第 4章 軟件設(shè)計(jì) 31 報(bào)警程序部分程序如下： INFO5: DB DETECT MENTAL ,0 。第一行顯示信息 INFO6: DB TIMES: ,0 。第二行顯示信息 BEEP_LCD: CLR LCD_EN 。LCD 使能信號(hào)，寫操作下降沿有效 CALL INIT_LCD 。初始化 LCD CALL DELAY1 MOV DPTR,INFO5 。指針指到顯示信息 5 MOV A,1 。顯示在第一行 CALL LCD_SHOW MOV DPTR,INFO6 。指針指到顯示信息 2 MOV A,2 。顯示在第二行 開始 計(jì)數(shù)器賦值 顯示金屬個(gè)數(shù) 產(chǎn)生 500Hz信號(hào) 產(chǎn)生 1KHz信號(hào) 計(jì)數(shù)結(jié)束？ 結(jié)束 N Y 圖 47 報(bào)警程序流程圖 第 4章 軟件設(shè)計(jì) 32 CALL LCD_SHOW MOV LCD_X,11 。LCD 顯示位置 MOV A,NUM_TEMP 。加載高四位的 ASCII 碼值 CALL SHOW_DIG2 。顯示數(shù)據(jù) MOV A,NUM_TEMP+1 。加載低四位的 ASCII 碼值 INC LCD_X CALL SHOW_DIG2 。顯示數(shù)據(jù) MOV R2,200 LOOP1: CPL BEEP 。輸出頻率 500Hz,，周期 2ms LCALL DELAY500 。延時(shí) 500us LCALL DELAY500 DJNZ R2,LOOP1 MOV R2,200 LOOP2: CPL BEEP 。輸出頻率 1KHz，周期 1ms LCALL DELAY500 。延時(shí) 500us DJNZ R2,LOOP2 DJNZ R6,BEEP_LCD RET 本章小結(jié) 金屬檢測(cè)系統(tǒng)中軟件設(shè)計(jì)主要包括 A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、 LCD 顯示、蜂鳴器報(bào)警四大模塊。設(shè)計(jì)思想是通過判斷采集電壓差值和傳感器預(yù)設(shè)靈敏度是否相等來判斷是否檢 測(cè)到金屬，并進(jìn)行報(bào)警和金屬計(jì)數(shù)。 A/D 轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)中，對(duì)電壓值的采集采用查詢方式采集，包括基準(zhǔn)電壓Uo 和電壓 U(x)的采集。其中基準(zhǔn)電壓為系統(tǒng)開機(jī)時(shí)采集的電壓值， U(x)的采集是一個(gè)循環(huán)過程，當(dāng)一次金屬檢測(cè)完成后，系統(tǒng)自動(dòng)再次采集 U(x)。 數(shù)據(jù)處理主要是完成采集電壓值的精度轉(zhuǎn)換。傳感器靈敏度為 ，要 第 4章 軟件設(shè)計(jì) 33 求采集電壓值精確到小數(shù)后第二位， A/D 轉(zhuǎn)換器 PCF891 的轉(zhuǎn)換精度約為 能滿足此靈敏度的要求。 LCD 顯示部分的程序設(shè)計(jì)主要包括字符的顯示和金屬個(gè)數(shù)的顯示兩大部分，其中字符的顯示主要用于 提示作用，金屬個(gè)數(shù)的顯示是與檢測(cè)到金屬時(shí)的報(bào)警同時(shí)進(jìn)行的并隨報(bào)警周期閃爍顯示已檢測(cè)到的金屬個(gè)數(shù)。 報(bào)警程序設(shè)計(jì)主要是通過延時(shí)來產(chǎn)生兩種不同頻率的聲音信號(hào)，頻率分別為 500Hz 和 1KHz。當(dāng)傳感器檢測(cè)到金屬時(shí)，通過調(diào)用報(bào)警子程序報(bào)警，提示檢測(cè)到金屬。 軟件設(shè)計(jì)在 WAVE6000 開發(fā)環(huán)境中進(jìn)行原代碼的編輯和程序的調(diào)試。程序調(diào)試正確后，通過編譯生成單片機(jī)可執(zhí)行 HEX 文件，最后通過 ME500B 開發(fā)板自帶的程序燒錄功能，把 HEX文件燒錄到單片機(jī)中。 金屬檢測(cè)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)，可以實(shí)現(xiàn)金屬檢測(cè)和金屬記數(shù)功能 。 第 5章 結(jié)論 34 第 5 章 結(jié)論 本文是設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易金屬探測(cè)器用于金屬檢測(cè)并進(jìn)行金屬個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)，包括硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩大部分。硬件設(shè)計(jì)主要完成傳感器外圍電路設(shè)計(jì)，包括電流電壓轉(zhuǎn)換電路和穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)；軟件設(shè)計(jì)主要包括 A/D 轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、報(bào)警和 LCD 顯示程序四大模塊。 簡(jiǎn)易金屬探測(cè)器技術(shù)指標(biāo)如下： （ 1）穩(wěn)壓電路中的三端穩(wěn)壓器輸入電壓必須大于 14V，使其穩(wěn)定輸出 12V的電壓，否則電感式接近開關(guān)傳感器和運(yùn)算放大器無法正常工作，也將不能正確進(jìn)行金屬的檢測(cè)和計(jì)數(shù)。由此可知，本設(shè)計(jì)中的 簡(jiǎn)易金屬探測(cè)器對(duì)電源的穩(wěn)定度要求比較高。 （ 2）通過實(shí)測(cè)傳感器檢測(cè)到金屬前和檢測(cè)到金屬后的電壓值并求差值，得知電壓差值為 ，此值為傳感器靈敏度△ U。 （ 3）整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，通過實(shí)測(cè)，傳感器在 0~10mm 范圍內(nèi)可以檢測(cè)到金屬。金屬檢測(cè)器在檢測(cè)到金屬后的報(bào)警期間，將不能進(jìn)行金屬的檢測(cè)，必須等到報(bào)警結(jié)束后，才能再次正常進(jìn)行金屬的檢測(cè)和計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)最大值為 255。 （ 4）金屬探測(cè)器進(jìn)行金屬個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)時(shí)，對(duì)金屬出現(xiàn)的時(shí)間間隔和金屬在傳感器前的停留時(shí)間是有限制的。間隔時(shí)間是從一次電壓采集完成到下一次采集電壓之前 的時(shí)間，通過計(jì)算時(shí)間大概為 2s。當(dāng)進(jìn)行計(jì)數(shù)時(shí)，金屬出現(xiàn)間隔只需大于 2s 就可以正常計(jì)數(shù)。金屬在傳感器前的停留時(shí)間也不應(yīng)超過 2s，如果停留時(shí)間超過 2s，系統(tǒng)會(huì)誤以為再次檢測(cè)到金屬，導(dǎo)致計(jì)數(shù)錯(cuò)誤。 本文設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易金屬探測(cè)器可以用于近距離檢測(cè)金屬，如檢測(cè)墻壁內(nèi)的金屬導(dǎo)線、食品中金屬顆粒檢測(cè)等，也可應(yīng)用于工業(yè)流水線上金屬計(jì)數(shù)。本設(shè)計(jì)的進(jìn)一步改進(jìn)是設(shè)計(jì)一個(gè)差值放大電路，放大電壓差值△ U，提高檢測(cè)金屬的準(zhǔn)確度； 參考文獻(xiàn) 35 參考文獻(xiàn) [1] 華成英，童詩(shī)白 .《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》 .高等教育出版社 .2021： 535－ 556 [2] PCF8591 8bit A/D and D/A converter. 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