图2。2线圈振荡电路原理图

2。2  控制电路

控制电路主要由放大电路和系统控制单元组成。

2。2。1  放大电路

由于采集到的电压信号的幅度非常小，因此要对其放大再进行处理。放大电路采用开环增益低，共模抑制比小的LM393放大电路。将模拟量电压信号和参考固定电压相比较，在二者幅度相等的附近，输出电压将产生跃变，相应输出高电平或低电平。放大电路原理图如图2。3所示。

图2。3 放大电路原理图

2。2。2 系统控制单元

系统控制单元包括STC89C51单片机、晶振电路以及程序下载接口。STC89C51单片机片内含有Flash程序存储器、SRAM、UART、SPI、A/D、PWM等模块。STC89C51的T0计数器记录由LM393发送过来的信号，联合T1计数器来检测振荡电路的频率。再根据频率的变化激活相应的发光二极管和峰鸣器进行报警。STC89C51主要功能，性能参数如表2-1所示，STC89C51引脚功能如表2-2所示。晶振的频率决定着单片机运行速度的快慢。晶振电路如图2。4所示。

表2-1 STC89C51主要功能，性能参数

STC89C51主要功能、性能参数：

1。内置标准51内核，机器周期： 12时钟;

2。工作频率范围：0~40MHZ，相当于普通8051的0~80MHZ;

3。STC89C51RC对应Flash空间：8KB;

4。内部存储器（RAM)：512B;

5。定时器\计数器：3个16位；

6。通用异步通信口（UART）1个；

7。中断源:8个；

8。有ISP(在系统可编程）\IAP(在应用可编程),无需专用编程器\仿真器；

9。通用I\O口：32个；

10。工作电压：3。8~5。5V；

11。外形封装：40脚PDIP、44脚PLCC和PQFP等

图2。4 晶振电路

表2-2 STC89C51引脚功能       

STC89C51单片机的引脚功能说明：

（1）VCC:电源电压

(2）GND:地

（3） P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。

（4）P1口:P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。

（5）P2口:P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口

（6）P3口:P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。

(7) RST:复位输入。

（8）EA/VPP:外部访问允许。

（9）XTAL1:振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。

（10）XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。

（11）数据存储器： 89C51有256个字节的内部RAM,80H-FFH高128个字节与特殊功能寄存器(SFR)。

（12）中断： 89C51共有6个中断向量:两个外部中断分别为INT0和INT1，3个定时器中断，分别是定时器0,定时器1,定时器2，最后一个是串行口中断。

（13）时钟振荡器:  89C51中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，该放大器的输入端和输出端分别是引脚XTAL1和引脚XTAL2。

2。2。3  报警电路

报警电路由蜂鸣器和LED组成。蜂鸣器的正极和负极分别通上高电平和低电平时蜂鸣器就会发声。LED在接入低电平时点亮。在有金属接近时单片机控制分别给蜂鸣器和LED通上相应电平即可报警。报警电路原理图如图2。5所示。

图2。5 报警电路原理图

3  软件结构设计

软件结构部分包括前端程序结构和外围数据处理与显示程序结构。

3。1  前端程序结构设计 

前端软件主要实现频率的测定与比较、报警以及与外围模块的通信。前端软件设计结构图如图3。1所示。前端金属探测主程序流程图如图3。2所示。