【正文】 最后，向審閱本文的專家、教 授致以崇高的敬意！ 。 由于本人的水平有限，對其中的某些關鍵問題并未能進行深入的分析研究。 衷心感謝我的導師 林杰 老師?？傮w來說，在摸索該如何設計電路使之實現所需功能的過程中，使我學到了好多知識，受益匪淺。許多食品生產制造商在產品出廠之前必須經過檢驗，由此可見作為應用于食品檢測的金屬檢測器具有極大的市場前景，預示著在今后幾年內將見到其飛速發(fā)展。 長春理工大學畢業(yè)設計 26 另在食品工業(yè)中隨著消費者對產品質量要求日趨嚴格，再加上多項標準的管制，食品生產制造商必須對產品做出品質的保證。 目前，中國食品工業(yè)已成為國民經濟最重要 的支柱產業(yè)，其總產值居國民經濟各部門之首。即使最近幾年中還出現過重大的進步：模擬探測器為數字探測器所替代以及功能強大的微處理器技術的采用均為最重要的發(fā)展。 4． 2 展望 金屬檢測器是集電、磁、機以及控制技術為一體的檢測設備。 本課題研究的智能型金屬探測器具有如下特點： (l)采用外接 AD 轉換器對檢測信號進行數據采樣和數據處理，進一步提高了檢測效果和檢測精度 ； (2)采用微處理機建立良好的人機對話界面， LCD 液晶顯示，中文菜單式的畫面 ； (3)采用軟件設置光電管，起到良好的抗干擾作用。電路的工作頻率和模擬部分的工作點的變化基本上不會影響檢測精度，從而使得測設備具有良好的靈敏性和可靠性。 將算術平均值存入以 30H 為首址的 RAM 緩沖單元中 INC R1；修改數據區(qū)指針 RET； 3． 4． 4 發(fā)光與報警模塊 DISPLAY: SETB ； LCALL DELAY CLR AJAMP DISPLAY ALARM: 長春理工大學畢業(yè)設計 24 SETB LCALL DELAY CLR AJAMP ALARM DELAY: MOV R5,FFH。 RRC A。 CLR C。 SBBB A, R2。判斷輸入值 (R3)?(若 C=0,輸入值 (R3),則轉到 DAV3) MOV A, R5 MOV R3,A ；更新最小值 DAV3:DJNZ R0,DAV1。取 A/D 結果 SBBB A, R3。 MOV R2,A。最大值 輸入值 JNC DAV2。清進位標志 MOV A,R2。累加輸入值 MOV R4,A。 置數據區(qū)首地址 MOV R0,06H。 MOV R3,3FH。 R2， R4清零 MOV R2, A。其中， R3 寄存器存放最大值， R2 寄存器存放最小值， R4 寄存器存累加和， R0存放連續(xù)采樣次數 [22]。中斷返回 3． 4． 3 數字濾波程序設計 設一個采樣周期，對通道 0 連續(xù)采樣 6 次，然后去掉最大和最小值，把剩余的累加和求算術平均值作為本周期采樣值。 POP PSW。 POP PDL。再次啟動 A/D 轉換 M OV R7 001。 調用數字濾波程序 MOV A 00H。 把該通道的 A/D 轉換結果讀到累加器 A 中 MOV R5,A。 MOV DPTR, 7FF8H。中斷服務程序入口 INT1: PUSH PSW PUSH A PUSH DPL。 LOOP: NOP AJMP LOOP。啟動 A/D 轉換。 MOV R5， A。 允許外中斷 1 中斷 MOV DPTR,ADPORT。 3． 4． 2 中斷服務程序 AD:SET B1 T1。21H 單元清零 MOV 22H,00H。設置堆棧指針 MOV 20H,N:放入靈敏度值 (設靈敏度值為 N) MOV R7,FFH。INT1 中斷服務程序入口 LJMP INT1。主程序起始地址 LJMP MAIN?；鶞孰妷捍娣旁?21H Y 長春理工大學畢業(yè)設計 20 U EQU 22H。ADC0809 通道 0 地址 △ U EQU 20H。所以為了計算方便，我選擇取 6 個數，最后在算除法的時候，只需要用單片機自帶的右移位命令移 2 次就行了。 在一個采樣周期內，對信號 X 的 N 次測量值進行算術平均，作為時刻 K 的輸出 X(k)，即式（ 31） 長春理工大學畢業(yè)設計 18 ??? Ni ixNkX 11)( (31) 其中 N 為采樣次數， Xi為第 i 次的采樣值。由于在采集電壓量時經常會碰到各種瞬時干擾，而采用硬件濾波存在硬件電路復雜等諸多弊端，因此本設計中采用算術平均濾波法，即在一次電壓量的采集中，在很短的時間內對它進行 6 次采集，將它轉換為數字量后求和，分析出 6 次輸入中的最大值和最小值，然后減去最大值和最小值，除以 4 得到平均值的方法，完成一次 數據采集的軟件濾波。而后再通過判據算法將此差值 U 與靈敏度 △ U 進行比較，以確定是否報警 [21]。 經反復實驗測得的靈敏度 △ U的值被存放在單片機 RAM地址為 20H 的存儲器中。當 A/D轉換完畢后， ADC0809 的 EOC 端向 AT89S52 的 1INT 送入一個中斷申請信號，AT89S52 接此信號后響應中斷請求，調用中斷服務子程序 INT1，中斷服務程序進行壓棧，保護現場，讀取來自 0809 數據輸出口的 8 位數字量，并將數字量儲存到單片機 RAM 中，然后啟動 ADC0809 的下一次轉換。采用中斷方式，可大大節(jié)省 CPU 時間。然后通過檢測 RAM 中 21H 中數值的值來判斷是否采集 基準電壓 Uo，如果未采集過 Uo，則啟動 ADC0809 對 IN0通道的模擬輸入量進行 A/D 轉換。軟件采用匯編語言編寫，并采用模塊化設計，使程序結構清晰，便于今后進一步擴展系統的功能。長春理工大學畢業(yè)設計 17 第三章 系統軟件設計 3． 1 軟件設計思想 軟件是本系統的靈魂，在設計軟件中，本文從系統的實用性、可靠性及方便靈活等幾個方面出發(fā)，使程序滿足設計的功能要求。當然， △ U 大小的設定決定著系統精度的高低。此后，以該電壓信號作為基準 電壓 ，與 A/D 轉換器采集到的電壓信號進行比較判斷。 + 5 V2Vm1GND3U9L M 7 8 0 5 C K+ 9 VB T 1+ 9 VC 1 21 0 μ FV C C 圖 215 電源電路 2． 7 整機工作原理描述 在工作過程中，由 555 定時器構成的多諧振蕩器產生一個頻率為 24KHz 的脈沖信號，此脈沖信號經過緩沖和放大之后，形成頻率穩(wěn)定度高、功率較大 的脈沖信號輸入到探測線圈中，通電的線圈周圍就會產生磁場，此時，固定在線圈L1 中心的霍爾元件 UGN3503U 就會感應到線圈周圍的磁場，并將磁場強度信號線性地轉變成電壓信號 [20]。電路板內采長春理工大學畢業(yè)設計 16 用三端穩(wěn)壓集成電路塊 LM7805 為板內元器件供電。 長春理工大學畢業(yè)設計 15 圖 214 AT89S52 片內結構圖 2． 5 顯示警告電路 一旦發(fā)現金屬出現，則被測物理量超限由單片機 I/O 口的 管進行光報警的同時， 還觸發(fā)無源蜂鳴器用聲報警提醒檢測人員注意，進行必要的定位搜身檢查。空閑模式下， CPU 暫停工作 ，而 RAM、定時計數器、串行口及外中斷系統可繼續(xù)工作，掉電模式凍結振蕩器而保存 RAM 的數據，停止芯片其他功能直至外中斷激活或硬件復位。 長春理工大學畢業(yè)設計 14 E A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16IN T 012IN T 113T014T115P 1 01P 1 12P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10A T 8 9 S 5 2 圖 213 AT89S52 引腳圖 AT89S52 片內結構如圖 214 所示，它具有如下特點： 40 個引腳， 8K Bytes Flash 片內程序存儲器， 256Bytes 的隨機存取數據存儲器（ RAM）， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口，看門狗定時（ WDT）電路， 2 個數據指針， 3 個 16 位可編程定時計數器， 5 個中斷優(yōu)先級 2 層中斷嵌套中斷， 2 個全雙工串行通信口，片內時鐘振蕩器。 長春理工大學畢業(yè)設計 13 E A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 1 01P 1 12P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E /P30T X D11R X D10V C C40G N D20U3A T 8 9 S 5 2I N 026m sb 2 1212 220I N 1272 3192 418I N 2282 582 615I N 312 714ls b 2 817I N 42E O C7I N 53A D D A25I N 64A D D B24A D D C23I N 75A L E22r e f( )16E N A B L E9S T A R T6r e f( + )12C L O C K10U4A D C 0 8 0 9123U 6 B A7 4 L S 0 2P46P35P24P13Q411Q312Q213Q114CO15PE7TE10C L K2C L R1LD9U77 4 L S 1 6 3 AD1D2D3D4D5D7D6D0 D0D1D2D3D4D5D6D7V C C123U 6 A A7 4 A L S 1 6 3V C CV C CU 5 AV C CC41 0 μ FV C C 圖 212 A/D 轉換電路 表 21 74LS163邏輯功能表 輸入 輸出 功能描述 /CLEAR /LOAD Clock Enable QD QC QB QA CO Ep Er 1 1 1 1 計數 1 0 D3 D2 D1 D0 — 數據置入 0 0 0 0 0 清零 0 1 1 1 1 1 2． 4 系統控制單元 采用 AT89S52 單片機。將 （地址 總線的 A15）作為片選信號，由 AT89S52 的寫信號 WR 和 ADC0809 的地址鎖存 ALE 和轉換啟動 START，當 ADC0809 的 START啟動信號輸入端為高電平時， A/D 開始轉換，在時鐘的控制下，一位一位地逼近，比較器一次次進行比較，轉換結束