多功能金屬探測器的研究與設計

對于本系統而言，因為周?chē)偸怯兄?zhù)或多或少的電磁干擾，干擾信號很容易串入導致感應信號的頻率有一定的波動(dòng)（頻率值波動(dòng)大小在1Hz以?xún)龋?，因此，采用等精度測頻的時(shí)候，只需要精度達到1Hz即可。

如圖4所示是測頻電路，采用AVR與CPLD這個(gè)組合來(lái)完成等精度測頻功能，因為AVR是5V提供電壓的，而CPLD則采用3.3V供電，所以AVR與CPLD進(jìn)行通訊的時(shí)候需要進(jìn)行電平轉換。信號從AVR流向CPLD時(shí)需要在信號線(xiàn)路中串接200歐姆的電阻進(jìn)行限流，信號從CPLD流向AVR時(shí)需要經(jīng)過(guò)74HC245進(jìn)行電平轉化，提高信號的電平閥值。

系統軟件控制菜單設計

為了方便用戶(hù)對儀器進(jìn)行操作，需要編寫(xiě)一個(gè)比較友好的人機界面，通過(guò)鍵盤(pán)進(jìn)行控制。圖5所示為本系統的菜單操作流程圖。

當系統上電后，系統顯示“金屬探測器”等歡迎字樣，維持數秒后，系統將進(jìn)入主菜單界面。主菜單包括三個(gè)子菜單選項：“初值校準”、“開(kāi)始探測”和“數據回顯”三個(gè)選項。

初值校準：由于本系統在不同的時(shí)間和地點(diǎn)進(jìn)行使用的時(shí)候，感應探頭與外接電容進(jìn)行諧振的振蕩頻率是不同的，因此，每次進(jìn)行開(kāi)機使用的時(shí)候，都必須先進(jìn)行初始值校準，找到當前情況下所感應的頻率的最大值，然后以該頻率值作為是否探測到金屬的一個(gè)頻率閾值。通過(guò)捕捉10次當前的頻率值，并通過(guò)軟件自動(dòng)篩選出10次測量值中的最大值，用戶(hù)可以根據所測量的最大頻率值來(lái)進(jìn)行閾值的設定。當設定完成，將返回主菜單進(jìn)行其他操作。

開(kāi)始探測：完成初值校準后，就可以開(kāi)始進(jìn)行金屬探測了，當在探測的過(guò)程中，并沒(méi)有發(fā)現金屬的時(shí)候，界面將一直顯示“正在探測”字樣，當探測到金屬，界面將出現“發(fā)現金屬”字樣，并控制蜂鳴器進(jìn)行報警，用戶(hù)可以對當前情況進(jìn)行記錄，將此時(shí)的所探測到的值保存到EEPROM中，如果探測完畢，用戶(hù)可以選擇“返回”回到主菜單界面。

數據回顯：在主菜單中選擇該菜單項，可以查詢(xún)曾經(jīng)保存的10次數據記錄，例如：此時(shí)按數字鍵“0”，則可以查詢(xún)到第0次數據記錄的內容。查詢(xún)完畢，選擇返回鍵可回到主菜單界面。

小結

由于采用了等精度測頻方案，對于1Hz精度的測頻要求，系統完全可以實(shí)現。通過(guò)測試，對于一元錢(qián)硬幣大小的金屬，在無(wú)遮擋物的情況下，本系統可以探測的有效距離在2厘米左右；對于直徑為1厘米的鋼筋，在無(wú)遮擋物的情況下，有效探測距離在5厘米左右。相信經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的改進(jìn)和實(shí)驗，該系統能夠用于實(shí)際需求。