王亞飛

（平頂山學(xué)院，信息工程學(xué)院，河南 平頂山 467000）

現(xiàn)如今已有的金屬探測(cè)系統(tǒng)，通常僅可以完成金屬探測(cè)的功能，并且實(shí)現(xiàn)性差、定位精準(zhǔn)度不高。傳統(tǒng)的檢測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)上，一般是使用模擬電路來(lái)對(duì)復(fù)合式金屬進(jìn)行檢測(cè)，其原理是把模擬信號(hào)改變成波頻進(jìn)行編碼，同時(shí)使用IPU對(duì)信號(hào)波發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行解讀轉(zhuǎn)換，通過(guò)判斷其臨界值來(lái)處理相應(yīng)的操作。傳統(tǒng)的系統(tǒng)電路不僅有著復(fù)雜的電路結(jié)構(gòu)，而且信號(hào)轉(zhuǎn)換傳播節(jié)點(diǎn)較多，容易大幅度的干擾其信號(hào)波傳導(dǎo)，導(dǎo)致對(duì)復(fù)合式金屬的探測(cè)精度下降。本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了DY—LDC1000全數(shù)字芯片對(duì)系統(tǒng)的探測(cè)結(jié)果進(jìn)行解讀轉(zhuǎn)換，取代了傳統(tǒng)的信號(hào)轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)，將原來(lái)復(fù)雜的電路系統(tǒng)簡(jiǎn)單化，并將原來(lái)的信號(hào)載體平臺(tái)智能化，使其在進(jìn)行參數(shù)設(shè)置的時(shí)候全自動(dòng)化，這樣便能夠展開(kāi)全方位智能探測(cè)，對(duì)復(fù)合式金屬的定位也會(huì)更加精準(zhǔn)。

1 復(fù)合金屬物智能探測(cè)定位系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

1.1 智能讀取程序的算法設(shè)計(jì)

直接法自動(dòng)調(diào)整算法：采取前后雙輪編碼器將脈沖信號(hào)直接傳導(dǎo)給MSP430F5438A，對(duì)接收到的信號(hào)自主的進(jìn)行讀取、轉(zhuǎn)換，若前后兩者的信號(hào)頻率是一致的，則對(duì)信號(hào)直接進(jìn)行比對(duì)[1]。單片機(jī)信號(hào)控制調(diào)整算法：采取方向讀取算法對(duì)單片機(jī)轉(zhuǎn)換的信號(hào)與系統(tǒng)設(shè)置的角度信號(hào)展開(kāi)數(shù)據(jù)對(duì)比，測(cè)算出單片機(jī)的角度對(duì)原始方向偏離程度，以度量的方式進(jìn)行記錄，若其只單一的向一側(cè)轉(zhuǎn)換器傳導(dǎo)PWM信號(hào)，則需要對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，使得其與原來(lái)軌道的角度一致。

轉(zhuǎn)彎方向偏差與單片機(jī)調(diào)整控制算法：一旦發(fā)現(xiàn)單片機(jī)的信號(hào)方向轉(zhuǎn)彎時(shí)，系統(tǒng)對(duì)MSP430F5438A的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，以便于后側(cè)信號(hào)能夠及時(shí)反轉(zhuǎn)，若角度傳感器檢測(cè)到前側(cè)的機(jī)片方向轉(zhuǎn)到90度時(shí)，單片機(jī)對(duì)電機(jī)控制信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，控制其前后雙輪都保持向一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)方向探測(cè)器監(jiān)測(cè)出現(xiàn)到輪子的角度轉(zhuǎn)向90度時(shí)，單片機(jī)對(duì)SPI的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使前后雙輪保持相同的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。全部的過(guò)程使數(shù)據(jù)信號(hào)完成了轉(zhuǎn)彎，并達(dá)到相應(yīng)的輪距差。

1.2 算法程序命令執(zhí)行

第一步需要對(duì)DY—LDC1000、SPI、液晶顯示等初始化數(shù)據(jù)下達(dá)命令，其次針對(duì)不同的目標(biāo)檢測(cè)物，需要設(shè)定好具有針對(duì)性的明確參考值，程序準(zhǔn)備過(guò)程中任何一個(gè)調(diào)整指令控制器都會(huì)檢測(cè)到LDC1000傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)值，傳感器對(duì)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)模擬信號(hào)控制系統(tǒng)進(jìn)行破譯，破譯之后的值再與之前的明確參考值進(jìn)行比對(duì)，用以記錄數(shù)據(jù)偏差程度，控制系統(tǒng)信號(hào)傳輸與其偏差值相適應(yīng)的數(shù)據(jù)傳導(dǎo)來(lái)轉(zhuǎn)換舵機(jī)擺臂的編碼行為。為了保證所記錄數(shù)據(jù)的可靠性，需要使用加權(quán)平均的方法來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，并將其設(shè)定為基準(zhǔn)值.控制器在數(shù)據(jù)掃描時(shí)，會(huì)不斷轉(zhuǎn)換控制器的方向，若有多次操作無(wú)效時(shí)，程序會(huì)對(duì)操作下達(dá)后退指令，使得其在設(shè)定的方向上進(jìn)行準(zhǔn)確探測(cè)。

2 復(fù)合金屬物智能探測(cè)定位系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 MCU選擇

在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，根據(jù)復(fù)合式金屬的特性，利用MCU對(duì)各種各樣的指令進(jìn)行分辨操作，BO作為總通信系統(tǒng)將所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，由于在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候指令比較復(fù)雜，信號(hào)輸出比重加大，同時(shí)還有多條數(shù)據(jù)信號(hào)指令需要轉(zhuǎn)換，多以在選擇編碼器的時(shí)候，采取的是MSP430F5438A?？刂葡到y(tǒng)內(nèi)部具有程序檢測(cè)、模擬比較器A、定時(shí)器A0、定時(shí)器A1、定時(shí)器B0、液晶驅(qū)動(dòng)器、UART、SPI、硬件乘法器、10位/12位ADC、I2C、DMA、I/O端口、初始化定時(shí)器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘。在微型處理器的選擇上采取MSP430F5438A作為主導(dǎo)芯片。

2.2 方向偏差系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)利用轉(zhuǎn)換裝置對(duì)檢測(cè)的智能控制系統(tǒng)的調(diào)整的角度和方向數(shù)據(jù)變化，使得控制器輸出信號(hào)頻率一致的兩方波頻，當(dāng)信號(hào)方向一致時(shí)，M相信號(hào)超前N相信號(hào)，當(dāng)調(diào)整的方向不一致時(shí)，N相信號(hào)超前M相信號(hào)，波頻作為方向監(jiān)測(cè)。此時(shí)前側(cè)控制器的M線、N線與MSP430F5438A的P8.0、P8.1端口分別連接，后側(cè)控制器的M、N線與P8.2、P8.3端口分別連接。

3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試及結(jié)果分析

通過(guò)對(duì)定位的監(jiān)測(cè)成功進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警。實(shí)驗(yàn)時(shí)，針對(duì)不同尺寸（復(fù)合式金屬直徑）金屬均作了100次試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)前提保證每次探測(cè)都能使其發(fā)出報(bào)警信號(hào)；其次，復(fù)合式金屬的位置在探測(cè)區(qū)域內(nèi)是隨機(jī)擺放的，另外，在這100次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，均可以檢測(cè)到復(fù)合式金屬并發(fā)出聲光信號(hào)。系統(tǒng)運(yùn)行整個(gè)流程平均用時(shí)約86s。實(shí)驗(yàn)時(shí)針對(duì)不同尺寸（復(fù)合式金屬直徑）金屬作了100次試驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)如表1所示。

表一 性能參數(shù)

經(jīng)過(guò)四中不同尺寸的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示，本設(shè)計(jì)不存在誤檢情況，說(shuō)明系統(tǒng)能夠明確分辨復(fù)合式金屬物；其次，復(fù)合式金屬的直徑越大，智能探測(cè)定位系統(tǒng)的成功率就越高，但是在一定程度上，尺寸較小的復(fù)合式金屬探測(cè)失敗率也很低，說(shuō)明本設(shè)計(jì)的智能探測(cè)功能較好。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文中復(fù)合式金屬智能探測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)使用了高功效、低損耗的芯片LDC1000，相較于傳統(tǒng)的探測(cè)系統(tǒng)定位功能大大提高，檢測(cè)復(fù)合式金屬也更加精準(zhǔn)。對(duì)不同尺寸的復(fù)合式金屬進(jìn)行非接觸式測(cè)試，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比對(duì)處理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠得出表明本系統(tǒng)確實(shí)可以準(zhǔn)確的探測(cè)出復(fù)合式金屬的位置，并且做到?jīng)]有誤差，系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中準(zhǔn)確度較高，運(yùn)行速度較快，定位精準(zhǔn)。