【正文】 最后，向?qū)忛啽疚牡膶＜摇⒔淌谥乱猿绺叩木匆?！。由于本人的水平有限，對其中的某些關(guān)鍵問題并未能進(jìn)行深入的分析研究。衷心感謝我的導(dǎo)師林杰老師?？傮w來說，在摸索該如何設(shè)計(jì)電路使之實(shí)現(xiàn)所需功能的過程中，使我學(xué)到了好多知識，受益匪淺。許多食品生產(chǎn)制造商在產(chǎn)品出廠之前必須經(jīng)過檢驗(yàn)，由此可見作為應(yīng)用于食品檢測的金屬檢測器具有極大的市場前景，預(yù)示著在今后幾年內(nèi)將見到其飛速發(fā)展。另在食品工業(yè)中隨著消費(fèi)者對產(chǎn)品質(zhì)量要求日趨嚴(yán)格，再加上多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的管制，食品生產(chǎn)制造商必須對產(chǎn)品做出品質(zhì)的保證。目前，中國食品工業(yè)已成為國民經(jīng)濟(jì)最重要的支柱產(chǎn)業(yè)，其總產(chǎn)值居國民經(jīng)濟(jì)各部門之首。即使最近幾年中還出現(xiàn)過重大的進(jìn)步：模擬探測器為數(shù)字探測器所替代以及功能強(qiáng)大的微處理器技術(shù)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(jī)以及控制技術(shù)為一體的檢測設(shè)備。本課題研究的智能型金屬探測器具有如下特點(diǎn)：(l)采用外接AD轉(zhuǎn)換器對檢測信號進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣和數(shù)據(jù)處理，進(jìn)一步提高了檢測效果和檢測精度；(2)采用微處理機(jī)建立良好的人機(jī)對話界面，LCD液晶顯示，中文菜單式的畫面；(3)采用軟件設(shè)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(diǎn)的變化基本上不會影響檢測精度，從而使得測設(shè)備具有良好的靈敏性和可靠性。 將算術(shù)平均值存入以30H為首址的RAM緩沖單元中INC R1；修改數(shù)據(jù)區(qū)指針RET；3．4．4 發(fā)光與報(bào)警模塊DISPLAY:SETB ；LCALL DELAYCLR AJAMP DISPLAYALARM:SETB LCALL DELAYCLR AJAMP ALARMDELAY: 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(zhuǎn)到DAV3)MOV A, R5MOV R3,A ；更新最小值DAV3:DJNZ R0,DAV1。取A/D結(jié)果SBBB A, R3。MOV R2,A。最大值輸入值JNC DAV2。清進(jìn)位標(biāo)志MOV A,R2。累加輸入值MOV R4,A。 置數(shù)據(jù)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(shù)[22]。中斷返回3．4．3 數(shù)字濾波程序設(shè)計(jì)設(shè)一個(gè)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(shù)平均值作為本周期采樣值。POP PSW。POP PDL。再次啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換M OV R7 001。 調(diào)用數(shù)字濾波程序MOV A 00H。 把該通道的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果讀到累加器A中MOV R5,A。MOV DPTR, 7FF8H。中斷服務(wù)程序入口INT1:PUSH PSWPUSH APUSH DPL。LOOP: NOPAJMP LOOP。啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。MOV R5，A。 允許外中斷1中斷MOV DPTR,ADPORT。3．4．2 中斷服務(wù)程序AD:SET B1 T1。21H單元清零 MOV 22H,00H。設(shè)置堆棧指針 MOV 20H,N:放入靈敏度值(設(shè)靈敏度值為N) MOV R7,FFH。INT1中斷服務(wù)程序入口LJMP INT1。主程序起始地址LJMP MAIN?；鶞?zhǔn)電壓存放在21HU EQU 22H。ADC0809通道0地址△U EQU 20H。所以為了計(jì)算方便，我選擇取6個(gè)數(shù)，最后在算除法的時(shí)候，只需要用單片機(jī)自帶的右移位命令移2次就行了。在一個(gè)采樣周期內(nèi)，對信號X的N次測量值進(jìn)行算術(shù)平均，作為時(shí)刻K的輸出X(k)，即式（31） (31)其中N為采樣次數(shù)，Xi為第i次的采樣值。由于在采集電壓量時(shí)經(jīng)常會碰到各種瞬時(shí)干擾，而采用硬件濾波存在硬件電路復(fù)雜等諸多弊端，因此本設(shè)計(jì)中采用算術(shù)平均濾波法，即在一次電壓量的采集中，在很短的時(shí)間內(nèi)對它進(jìn)行6次采集，將它轉(zhuǎn)換為數(shù)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(shù)據(jù)采集的軟件濾波。而后再通過判據(jù)算法將此差值U與靈敏度△U進(jìn)行比較，以確定是否報(bào)警[21]。經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)測得的靈敏度△U的值被存放在單片機(jī)RAM地址為20H的存儲器中。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換完畢后，ADC0809的EOC端向AT89S52的送入一個(gè)中斷申請信號，AT89S52接此信號后響應(yīng)中斷請求，調(diào)用中斷服務(wù)子程序INT1，中斷服務(wù)程序進(jìn)行壓棧，保護(hù)現(xiàn)場，讀取來自0809數(shù)據(jù)輸出口的8位數(shù)字量，并將數(shù)字量儲存到單片機(jī)RAM中，然后啟動(dòng)ADC0809的下一次轉(zhuǎn)換。采用中斷方式，可大大節(jié)省CPU時(shí)間。然后通過檢測RAM中21H中數(shù)值的值來判斷是否采集基準(zhǔn)電壓Uo，如果未采集過Uo，則啟動(dòng)ADC0809對IN0通道的模擬輸入量進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。軟件采用匯編語言編寫，并采用模塊化設(shè)計(jì)，使程序結(jié)構(gòu)清晰，便于今后進(jìn)一步擴(kuò)展系統(tǒng)的功能。第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3．1 軟件設(shè)計(jì)思想軟件是本系統(tǒng)的靈魂，在設(shè)計(jì)軟件中，本文從系統(tǒng)的實(shí)用性、可靠性及方便靈活等幾個(gè)方面出發(fā)，使程序滿足設(shè)計(jì)的功能要求。當(dāng)然，△U大小的設(shè)定決定著系統(tǒng)精度的高低。此后，以該電壓信號作為基準(zhǔn)電壓，與A/D轉(zhuǎn)換器采集到的電壓信號進(jìn)行比較判斷。圖215 電源電路2．7 整機(jī)工作原理描述在工作過程中，由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生一個(gè)頻率為24KHz的脈沖信號，此脈沖信號經(jīng)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(chǎn)生磁場，此時(shí)，固定在線圈L1 中心的霍爾元件UGN3503U就會感應(yīng)到線圈周圍的磁場，并將磁場強(qiáng)度信號線性地轉(zhuǎn)變成電壓信號[20]。電路板內(nèi)采用三端穩(wěn)壓集成電路塊LM7805為板內(nèi)元器件供電。 圖214 AT89S52片內(nèi)結(jié)構(gòu)圖2．5 顯示警告電路一旦發(fā)現(xiàn)金屬出現(xiàn)，則被測物理量超限由單片機(jī)I/，進(jìn)行必要的定位搜身檢查?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM、定時(shí)計(jì)數(shù)器、串行口及外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其他功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。圖213 AT89S52引腳圖AT89S52片內(nèi)結(jié)構(gòu)如圖214所示，它具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，8K Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器，256Bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，看門狗定時(shí)（WDT）電路，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，5個(gè)中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。圖212 A/D轉(zhuǎn)換電路表21 74LS163邏輯功能表 輸入 輸出功能描述/CLEAR /LOADClockEnableQD QC QB QA COEp Er 1 11 1計(jì)數(shù) 1 0 D3 D2 D1 D0 —數(shù)據(jù)置入 0 0 0 0 0 清零 01 1 1 1 12．4 系統(tǒng)控制單元采用AT89S52單片機(jī)。（地址總線的A15）作為片選信號，當(dāng)ADC0809的START啟動(dòng)信號輸入端為高電平時(shí)，A/D開始轉(zhuǎn)換，在時(shí)鐘的控制下，一位一位地逼近，比較器一次次進(jìn)行比較，轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，送出轉(zhuǎn)換結(jié)束信號EOC（低到高），并將8位數(shù)字量D7—D0所存到輸出緩存器。ADC0809的模擬輸入范圍：單極性0~5V，設(shè)計(jì)中采用+5V單電源供電[17]。ADC0809的片內(nèi)沒有時(shí)鐘，時(shí)鐘信號必須由外部提供，這里利用AT89S52提供的地址鎖存允許信號ALE經(jīng)計(jì)數(shù)器74LS163（邏輯功能見表21）構(gòu)成的4分頻器分頻獲得。本設(shè)計(jì)中只適用通道IN0，所以，地址譯碼器ABC直接接地為000，采用線選法尋址。比較器A/DVREF()8路模擬開關(guān)地址鎖存記譯碼三態(tài)輸出寄