【正文】 細的論述。4)出現 的問題和解決方法(1)在一開始調試液晶時發(fā)現液晶屏幕上即沒有顯示的字符，也沒有出現半邊黑屏的現象，以為是接法不當將液晶顯示器給燒了，其實事實不是這樣，每個1602的使用電路中都會要求配一個電位器，它是用來調整液晶的偏壓的，最后的結果是可以提高或降低液晶的對比度，必須選擇適當的偏壓，因為偏壓過大就會出現剛才所說的現象，偏壓過小就會出現“鬼影現象” ，兩個都不是我們所期望的。但是在一開始調試液晶的時候，建議將偏壓調制最小，這樣無論如何它會有所顯示，當你將液晶全都驗證好時再將偏壓調制適中。(2)也是液晶問題，出現黑屏以后，發(fā)現無論送給液晶什么數據它都是黑屏，沒顯示任何字符串，最終決定讓它只顯示一個字符，但是還是黑屏。檢查電路后發(fā)現，原來是將P 0_9接為 P0_10，由于 P0_10是管腳EA/VPP它是接電源的，也就是說給液晶顯示器第8位數據管腳的電平時刻為高，這樣在你將要顯示的字符送給液晶顯示器時，這個字符很可能就不是ASCII字符，所以無法顯示出現黑屏。因此總結出調試液晶時應該注意的問題，首先，若在在調試時液晶出現黑屏，那說明液晶顯示器是好的，你應檢查你的28程序和電路，如果沒有出現黑屏，你應該調節(jié)電位器使偏壓減小以至有所顯示。其次，如果出現黑屏你應該檢查三點兩點，一個是液晶顯示器的初始化，看初始化指令字調用的順序對不對，中間必要的延時加沒加。另一個是保證向液晶傳入數據的數據端口無誤。最后一個是，看你讀寫的時序和控制字的電平是否嚴格按照產品說明書上的要求。 軟件模塊的調試與集成程序部分的調試采用的是從下到上逐步集成的思想，先將各個小的模塊驗證成功，在將它們集成為一個大的模塊進行驗證，最后到整個系統的集成調試。這里進行程序開發(fā)所使用的工具是 keil 第二版。在進行調試時程序要不停的寫入單片機進行即時的驗證，所以必備燒寫程序的工具，這里使用的是 TOP2022 燒寫器和它的配套燒寫軟件。 前端金屬探測模塊的調試與集成程序的作用是對硬件電路傳過來的電信號進行分析、處理、判斷最后發(fā)出控制信號。這一部分軟件的主要功能是頻率的檢測與報警。由于這一部分所用的單片機編程存儲空間比較小，且程序的數據來自于底層的電路信號所以選用MCS—51匯編指令來進行變成。1)頻率 檢測從示波器上可以看到振蕩的頻率大約為33KHz，這里的頻率探測是以 50ms為一個單位，也就是50ms內計數器1所記錄的脈沖數。并以此值作為判斷有無金屬的依據。在程序中將每次獲得的頻率值存到兩個內存單元中，一個存高8位，一個存低8位，使用的時候只需到固定的內存單元中進行讀取。2)頻率的分析計算由于頻率值分存在兩個內存單元，為16位，因此對它的處理都是另外編寫的16位運算，其中包括加法、比較。比較程序的程序流程圖詳見第二章，比較程序的結果保存在自定義的標記中，主程序中就是根據比較子程序的結果來判斷是否有金屬。3)數據通信外圍與前端單片機之間通信的信息多為16位的頻率值，在進行數據接受時，使用一標志，用來完整的接受16為數據。串口通訊的方式選擇方式2(異步通訊)，無奇偶校驗。4)出現 的問題與解決方法29(1)在用MCS—51編寫程序時，立即尋址時，一定要在立即數前加“”否則的程序將以直接尋址的方式對待，造成不可預料的錯誤。(2)頻率測定時要不停的使用定時器，因此不停的要引發(fā)定時器中斷，在編程的過程中曾經出現過定時器中斷處理程序只能被引發(fā)一次，而后面即使發(fā)生中斷，也不會執(zhí)行中斷處理程序的現象。結果發(fā)現原來是將RETI寫為RET的原因，RETI除了執(zhí)行RET的指令功能外，還清除內部響應的中斷狀態(tài)寄存器因此中斷服務子程序必須以RETI為結束指令。(3)寫延時指令時需小心死循環(huán)。此次調試過程中曾經出現過這樣的情況，開始不知道問題的原因所在，最后在每一步設標志才找出原因。5)定時計 數器的使用介紹定時器的結構圖如圖71 [9]所示，其中TCON用于控制定時/ 計數器T0 和T1的啟動和停止，同時包含定時/計數器的狀態(tài)，它屬于特殊功能寄存器其內容靠軟件設置，系統復位時寄存器的所有位都被清零。定時計數器的工作方式是在TMOD寄存器中設置的，TMOD 圖71 定時/ 計數器原理框圖和TCON的格式如圖72 [9]所示，模式設置組合如表71 [9]由于這里只用到方式1所以對方式1加以說明，方式1的結構如圖73 [7]所示，方式1 為計數器THX 作為高8位TLX作為低8位，定時時間=(2 16－T0初值)時鐘周期12 [7]，因此要定時50ms需給定時器T0的初值為D8F0H。圖72 定時/ 計數器的控制字格式TH1TL1 TH0TL0TCON TCON微 處 理 器CPUTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0GATEC/TM10GATEC/TM10TCONTMD30表71 模式設置組合M1 M0 功能選擇0 0 方式0，13位定時/計數器0 1 方式1，16位定時/計數器1 0 方式2常數自動裝入寄存器1 1 僅適用于T0，分為兩個8位計數器，對T1停止計數圖73 T0定時計數器的工作原理圖 外圍數據處理與顯示模塊的調試與集成這一部分的程序是用C語言來寫的，原因是這一部分的程序量，大傾向與數據處理而非底層的電路控制。1)鍵盤 模塊的調試鍵盤模塊包括鍵盤輸入的接收和鍵盤輸入的處理，兩個部分相互依賴。鍵盤接收部分采用了軟件防抖動技術其基本原理如圖74所示。2)出現 的問題按鍵在按下的瞬間，它不是產生一個完整的脈沖信號，而是帶有無數個毛刺的信號序列，要是不加防抖動處理或是防抖動處理的不好，那么程序接收到的將是按鍵多31次按下，這樣會產生意想不到的錯誤。在外圍處理模塊有一個精度設置模塊，一個精度“加”按鈕，一個精度“減”按鈕，一開始程序的防抖動是這樣的，沒有延時，只有行列值確定和一次校驗，最后按下“加”鍵后，液晶上顯示的數值從初始值一直往上加，按下減值后數值有一直往下減。最后加二次檢驗和延時后這種現象消失了。原因是改進后的代碼每進行一次鍵位的確定都要經過3個步驟，每個步驟5ms，這三步驟必須同時滿足，才能確定一個鍵位的按下，要是其中那一步出現了問題都會重新開始，這樣就避免了很多干擾和脈沖中的毛刺。確 定 行 列延 時 5 m s行 列 確 定 成 功 ？檢 驗 一J 1 = R * 3 + C延 時 5 m s檢 驗 一 通 過 ？檢 驗 二J 2 = R * 3 + C延 時 5 m s檢 驗 一 通 過 ？J I = = J 2 ?J = J 1 = J 2返 回J = 7否否否是是否是是圖74 防抖動鍵盤程序流程圖32R：表示確定的行值；C 表示確定的列值；J：最終確定鍵值； J1：第一次確定的鍵值；J2第二次確定的鍵值； 系統性能分析這里主要分析一下影響系統探測精度的因素以及提高探測精度的方法。 基準頻率測定方法的優(yōu)缺點分析基準頻率測定所使用的程序流程圖如圖62所示，由圖可知基準頻率不是一開始就設定的固定值，而是在系統開始運行時進行即時測定的。當然在振蕩電路確定后系統的振蕩頻率也就固定下來，那么為什么不選用這個固定值作為基準頻率？只能說這兩個方案各有利弊吧，如果一開始就將基準頻率固定，那么系統要做的是“絕對金屬的測量” ，意思是說，一旦遇見金屬使得振蕩電路的頻率發(fā)生改變，用這個變化了的頻率與固定的頻率進行比較，如果超出了改變的范圍則進行報警。但是如果遇見這種情況，在一堆同類型金屬中檢測別的類型的金屬時這種法就不行，那就要用到“相對金屬測量”也就是本次所使用的方法，是在系統運行是對頻率進行確定。這樣基準頻率將隨著環(huán)境的不同而變化，所以它探測金屬的情況，是在當前環(huán)境中去檢測金屬的，所以可以辨別不同的金屬。 金屬探測的精度金屬探測器根據應用的不同，會有不同的精度要求，決定這一點的是金屬探測器本身的設計與實現。這里只對本次畢業(yè)設計所做的金屬探測器的精度進行討論。對與本次設計的金屬探測器影響它精度的有三方面因素，首先是振蕩電路的振蕩頻率與幅值；其次是頻率的測量；再次時頻率變化范圍的確定(這決定頻率超過什么范圍才進行報警) 。振蕩電路的頻率與幅值，是有振蕩電路本身的設計方案決定的，一經實現就無法改變，因此這里只對后兩者進行討論，先說頻率的測量，頻率測量的問題是說你多長時間的脈沖數作為進行比較判斷的頻率，這一點很重要，它直接影響著測量的精度，你選擇10ms 、 20ms、和50ms 為單位所測的值，對頻率變化所反映的程度是不同的，例如10ms 和50ms相差5倍，如果遇見某金屬使振蕩電路的頻率增加20，那么用10ms做單位的則探測不到這種變化，而使用50ms的則可以探測到，也就是說所選用的時間段越長探測的精確度越高。下來就是你在程序中設定的頻率的變化范圍，它用來報警，如果當前的振蕩頻率高出或低出基準頻率某個值，那么就驅動蜂鳴器進行報警，很顯然33這個值設置的越大則探測的精度越小，用戶也是通過這種方法來改變探測的精度的，他在鍵盤上增加或減小的值就是這個頻率的變化范圍。34總 結本次所做的題目為手持數字金屬探測器，經歷了金屬探測器原理分析、總體設計、實現調試和最后的項目改進5個步驟，充分體會到了進行電子產品開發(fā)的辛勞，也從中體悟到了如何從事工程項目的開發(fā)以及應該具備的品質。做完這次畢業(yè)設計后我身有體會，我覺得作為一個自然科學研究與學習的人員，首要具備的品質是冷靜，要冷靜的尋找問題的根源，冷靜的面對任何突發(fā)的情況，只有這樣你才能尋找更好的方法擺脫目前的困境，解決現存的問題。其次，要有足夠的耐心，在進行工程的開發(fā)，尤其是電子產品的開發(fā)時，其過程中會暴露出許許多多的問題，你必須耐心對待這些問題，找出原因最后滿足項目的要求。如過沒有足夠的耐心和勇氣遇見挫折就開始心浮氣躁，不知所措。那么要想順利完成一件工程真是難上加難。這里所使用的設計方案其實有很大的擴展空間，既然金屬探測模塊對外提供了一個數據接口，我們可以在這個接口之上添加一個無線的收發(fā)模塊，單片機傳過來的數據通過無線發(fā)送模塊發(fā)送出去，接收模塊通過一個串口連接到PC機，在PC 機中用軟件編寫一個接收器，對接收過來的數據進行再處理。PC 機具有強大的存儲空間，這樣可以引入更加復雜的算法來對數據進行處理，進一步準確的判斷金屬的類型，況且通過PC機還可以獲得更加龐大的網絡資源，可以借此對金屬探測器的功能進行在擴大。還可以將前端金屬探測模塊做成一個探雷小車，小車在前方進行探測，而操作人員只需在很遠處借助于一臺PC機就會對前端的情形了如指掌。其實還可以與更多的數字功能模塊相連實現更加強大的功能，這就是數字探測器的魅力所在。35致 謝畢業(yè)設計是一個重要的教學環(huán)節(jié)，也是對學生綜合素質的一次考核，所要完成的任務對每個同學來說都是一次挑戰(zhàn)。這次能夠順利地完成手持數字金屬探測器的設計與實現，離不開老師、同學和家長的支持，這里特別感謝我的指導老師朱宇副教授，沒有他的多次指導和建議就不會有現在的成果，還有與我一起進行電子制作的伙伴們，沒有我們彼此并肩作戰(zhàn)，相互支持的氛圍，同樣不會有現在的成果。由于本人時間比較倉促，本次畢業(yè)設計金屬探測器，還有很大的擴展空間，這里提供了一個數字金屬探測器的設計思想。若有不足之處還望指正。36參考文獻[1]范麗珍,李樹華 .基于單片機的智能型金屬探測器設計[J].內蒙古大學學報自然科學版,2022[2]劉慧娟,張奕黃 .一種數字金屬探測器的設計[J].北京交通大學儀器儀表學報,[3]張學勇,趙群 ,李義寶,[J].安徽建筑工業(yè)學院學報,[4][J].物理通報,[5]李金平,沈明山 ,[M].北京:電子工業(yè)出版社,[6][M].機械工業(yè)出版社,[7]張振榮,晉明武 , 單片機原理及實用技術[M].人民郵電出版社,[8][M].中國水利水電出版社,[9]秦實宏,周龍 ,[M].中國水利水電出版社,[10][M].電子工業(yè)出版社,[11]張洪潤,張亞凡 .單片機原理及應用[M].清華大學出版社,[12][M].電子工業(yè)出版社,[13][M].北京航空航天大學出,[14][M].高等教育出版社,(3)[15][M].高等教育出版社,(4)[16[17[1837附錄附錄一 系統實物圖3840附錄二 系統總體電路圖4142附錄三 防抖動鍵盤處理源程序void EnterAccept(){scankey=KBD_PORT；if(scankey^0xe3){keypress=1；}else{keypress=0；}switch(fsm_key){case FSM_INIT： //鍵盤初始化,開始一執(zhí)行就可以進入鍵盤檢測程序段KBD_PORT=0xe3；fsm_key=FSM_WAIT_PRESS；break；case FSM_WAIT_PRESS： //鍵盤監(jiān)測，如果有按鍵按下，則判斷是哪一個被按下去了(主要是通過判斷行與列而得到)if(keypress){ // 若有鍵按下先判斷是那一行key_val=7；if(KR0==0){kbd_row=0； //記錄是那一行}else if(KR1==0){kbd_row=1；}else{fsm_key=FSM_INIT； }KBD_PORT=0xfc； //寄存器的高四位