多功能金属探测器的研究与设计

对于本系统而言，因为周围总是有着或多或少的电磁干扰，干扰信号很容易串入导致感应信号的频率有一定的波动（频率值波动大小在1Hz以内），因此，采用等精度测频的时候，只需要精度达到1Hz即可。

如图4所示是测频电路，采用AVR与CPLD这个组合来完成等精度测频功能，因为AVR是5V提供电压的，而CPLD则采用3.3V供电，所以AVR与CPLD进行通讯的时候需要进行电平转换。信号从AVR流向CPLD时需要在信号线路中串接200欧姆的电阻进行限流，信号从CPLD流向AVR时需要经过74HC245进行电平转化，提高信号的电平阀值。

系统软件控制菜单设计

为了方便用户对仪器进行操作，需要编写一个比较友好的人机界面，通过键盘进行控制。图5所示为本系统的菜单操作流程图。

当系统上电后，系统显示“金属探测器”等欢迎字样，维持数秒后，系统将进入主菜单界面。主菜单包括三个子菜单选项：“初值校准”、“开始探测”和“数据回显”三个选项。

初值校准：由于本系统在不同的时间和地点进行使用的时候，感应探头与外接电容进行谐振的振荡频率是不同的，因此，每次进行开机使用的时候，都必须先进行初始值校准，找到当前情况下所感应的频率的最大值，然后以该频率值作为是否探测到金属的一个频率阈值。通过捕捉10次当前的频率值，并通过软件自动筛选出10次测量值中的最大值，用户可以根据所测量的最大频率值来进行阈值的设定。当设定完成，将返回主菜单进行其他操作。

开始探测：完成初值校准后，就可以开始进行金属探测了，当在探测的过程中，并没有发现金属的时候，界面将一直显示“正在探测”字样，当探测到金属，界面将出现“发现金属”字样，并控制蜂鸣器进行报警，用户可以对当前情况进行记录，将此时的所探测到的值保存到EEPROM中，如果探测完毕，用户可以选择“返回”回到主菜单界面。

数据回显：在主菜单中选择该菜单项，可以查询曾经保存的10次数据记录，例如：此时按数字键“0”，则可以查询到第0次数据记录的内容。查询完毕，选择返回键可回到主菜单界面。

小结

由于采用了等精度测频方案，对于1Hz精度的测频要求，系统完全可以实现。通过测试，对于一元钱硬币大小的金属，在无遮挡物的情况下，本系统可以探测的有效距离在2厘米左右；对于直径为1厘米的钢筋，在无遮挡物的情况下，有效探测距离在5厘米左右。相信经过进一步的改进和实验，该系统能够用于实际需求。