单片机的居里温度仪设计
目 录
一、 引言 1
（一） 选题背景 1
（二） 国内外发展现状 1
（三） 本文主要内容 1
二、 主控方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控核心的对比与选择 3
（二） AT89C51单片机介绍 3
（三） 磁钢介绍 5
（四） DS18B20概述 5
（五） DS18B20性能特点 6
（六） LCD1602液晶概述 7
三、 硬件系统设计 9
（一） 方案描述 9
（二） 51单片机最小系统设计 10
（三） DS18B20电路设计 11
（四） 检测电路设计 12
（五） LCD1602液晶显示器电路设计 13
四、 软件系统设计 15
（一） 软件系统流程图设计 15
（二） DS18B20温度转换流程设计 16
（三） LCD1602显示流程设计 16
五、 Proteus系统仿真 18
总结 24
参考文献 25
附录一 原理图 26
附录二 PCB图 27
附录三 元件列表 28
附录四 程序 29
引言
选题背景
法国的皮埃尔.居里在十九世纪末在偶然的机会发现了磁石的一个重要特性，当持续给磁石加热到达一定温度后，本来具有磁性的磁石却忽然不能吸住铁块了，使得磁石的磁性突然消失，人们把这一温度（使磁石突然失去磁性的温度）称为居里温度。居里温度的发现使意识到这是一种优秀的温控器件，由于其在低于居里温度和高于居里温度时表现出截然相反的两种状态，它的磁性突然消失特性能够在一些工业控制场合发挥特别的作用。由于居里温度点对工业具有重要作用，因此研究人员先后发现了铁的居里温度点为770摄氏度，以及铁氧化合物的居里温度点为465摄氏度等，到目前为止居里温度点在我们生活中应用最广泛的就是电饭煲中的磁钢，在使用电饭煲时具有一个常见的现象，当饭煮熟时，电饭煲的加热档立刻跳变到保温档，这就是磁钢在发挥作用——当饭不熟时温度低于100摄氏
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
然相反的两种状态，它的磁性突然消失特性能够在一些工业控制场合发挥特别的作用。由于居里温度点对工业具有重要作用，因此研究人员先后发现了铁的居里温度点为770摄氏度，以及铁氧化合物的居里温度点为465摄氏度等，到目前为止居里温度点在我们生活中应用最广泛的就是电饭煲中的磁钢，在使用电饭煲时具有一个常见的现象，当饭煮熟时，电饭煲的加热档立刻跳变到保温档，这就是磁钢在发挥作用——当饭不熟时温度低于100摄氏度，磁钢内部的两块磁性材料相互吸合，因此加热电路导通；而当饭煮熟后，温度高于100摄氏度，由于磁钢材料的居里温度点为100摄氏度，因此其磁性立刻消失，之前相互吸合在一起的两块磁性材料立即被弹簧弹开，加热电路立即断开，进入保温模式，这就是居里温度点的一个典型应用。在单片机技术迅速发展后，各种以单片机作为主控核心的手持设备大量滋生，传感器结合单片机等必要电路网络能够实现测量的全自动化，单片机目前已经高达32位宽度，其处理速度也已飞速提升，霍尔传感器、单片机以及必要的加热模块的巧妙组合能够方便地实现居里温度测量的自动控制，而本文为节约成本以及提高处理速度，裁剪了霍尔传感器，代替以简单的电阻网络，实现了一个成本很低并且性能非常出色的居里温度仪。
国内外发展现状
居里温度仪目前大多用于工业测量以及新材料特性的勘察，因此它是工业活动中不可或缺的一个重要设备。目前国内外对于居里温度仪的研究已取得了相当丰富的成果，这主要得益于新型传感器以及微处理技术的发展，DSP、ARM以及高性能单片机的迅速发展一方面使得居里温度仪的处理速度提升，另外一方面能够有效抑制干扰信号的影响，使得距离温度的精度能够达到很宽的程度。目前国内外最高性能的居里温度仪的精度能够高达六位，这为研究新型材料带来了很大的便利。
本文主要内容
本文选用了美国ATMEL公司生产的AT89C51单片机作为居里温度仪控制系统的控制核心，外部配合了一款目前市面上使用最广泛的DS18B20温度检测模块，通过磁性金属在低于居里温度时能够吸合而形成通路，高于居里温度点不能吸合而被弹簧弹开的检测原理，将被弹开一瞬间的温度记录下来，此温度就是居里温度点。本文为了更好地描述系统的设计过程，还从硬件和软件两个方面进行分别阐述，最后通过Proteus仿真软件来验证本系统的可行性以及正确性。
实现的功能：
1、能够实现磁性金属材料的居里温度点测量。
2、以磁钢模块作为测量实例，测量磁钢内部磁性金属的居里温度点。
3、具有显示功能，能够对温度以及材料的居里温度进行显示。
主控方案选择及元器件介绍
主控核心的对比与选择
方案一：选择8位的51内核单片机作为主控核心，由于51单片机进入中国学生的视野比较早，它通常作为高校里单片机课程的主要教学题材，因此具有广泛可使用的资料和现成例程，其库函数目前也比较丰富，因此在使用时比较容易上手，尤其是对刚开始迈进单片机大门的学生来说。目前使用最广泛的AT89C51和STC89C51同是采用经典51内核的8位单片机，这两者的区别是AT89C51是单片机巨头ATMEL公司研发的，STC89C51是国内的宏晶公司推出的，两者相互兼容，另外最基本的C51单片机采用串口下载程序，不需要昂贵的仿真器，因此成本非常低。但是其缺点也非常明显，由于C51单片机比较基础，因此其内部资源非常贫乏，只集成了UART、定时器等模块，中断资源比较少，只有P3.2和P3.3两个管脚能够进入管脚中断，其他管脚无中断能力，因此在开发大型的复杂项目时将显得非常逊色，如果需要使用AD转换或者DA转换等功能时，需要在片外扩展相关芯片，因此电路形式将显得复杂。
方案二：选择美国德州仪器（TI）公司研发的MSP430系列单片机作为主控核心，这种单片机进入市场的最大优势是其低功耗性能，该公司曾用一个新鲜柠檬的汁液进行处理来给430单片机供电，以此来展示其低功耗的优势。430单片机采用了RISC精简指令系统，另外430是一种16位单片机，该系列单片机的高端型号的主频能够达到40M，处理速度相对于经典的8位单片机来说非常快。430单片机中大多数芯片具有JTAG口，这使得用户能够通过专用的仿真器来设置断点来分析程序的运行现象，方便查看相关的寄存器值，给程序调试带来了极大的方便，为项目的成功
一、 引言 1
（一） 选题背景 1
（二） 国内外发展现状 1
（三） 本文主要内容 1
二、 主控方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控核心的对比与选择 3
（二） AT89C51单片机介绍 3
（三） 磁钢介绍 5
（四） DS18B20概述 5
（五） DS18B20性能特点 6
（六） LCD1602液晶概述 7
三、 硬件系统设计 9
（一） 方案描述 9
（二） 51单片机最小系统设计 10
（三） DS18B20电路设计 11
（四） 检测电路设计 12
（五） LCD1602液晶显示器电路设计 13
四、 软件系统设计 15
（一） 软件系统流程图设计 15
（二） DS18B20温度转换流程设计 16
（三） LCD1602显示流程设计 16
五、 Proteus系统仿真 18
总结 24
参考文献 25
附录一 原理图 26
附录二 PCB图 27
附录三 元件列表 28
附录四 程序 29
引言
选题背景
法国的皮埃尔.居里在十九世纪末在偶然的机会发现了磁石的一个重要特性，当持续给磁石加热到达一定温度后，本来具有磁性的磁石却忽然不能吸住铁块了，使得磁石的磁性突然消失，人们把这一温度（使磁石突然失去磁性的温度）称为居里温度。居里温度的发现使意识到这是一种优秀的温控器件，由于其在低于居里温度和高于居里温度时表现出截然相反的两种状态，它的磁性突然消失特性能够在一些工业控制场合发挥特别的作用。由于居里温度点对工业具有重要作用，因此研究人员先后发现了铁的居里温度点为770摄氏度，以及铁氧化合物的居里温度点为465摄氏度等，到目前为止居里温度点在我们生活中应用最广泛的就是电饭煲中的磁钢，在使用电饭煲时具有一个常见的现象，当饭煮熟时，电饭煲的加热档立刻跳变到保温档，这就是磁钢在发挥作用——当饭不熟时温度低于100摄氏
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
然相反的两种状态，它的磁性突然消失特性能够在一些工业控制场合发挥特别的作用。由于居里温度点对工业具有重要作用，因此研究人员先后发现了铁的居里温度点为770摄氏度，以及铁氧化合物的居里温度点为465摄氏度等，到目前为止居里温度点在我们生活中应用最广泛的就是电饭煲中的磁钢，在使用电饭煲时具有一个常见的现象，当饭煮熟时，电饭煲的加热档立刻跳变到保温档，这就是磁钢在发挥作用——当饭不熟时温度低于100摄氏度，磁钢内部的两块磁性材料相互吸合，因此加热电路导通；而当饭煮熟后，温度高于100摄氏度，由于磁钢材料的居里温度点为100摄氏度，因此其磁性立刻消失，之前相互吸合在一起的两块磁性材料立即被弹簧弹开，加热电路立即断开，进入保温模式，这就是居里温度点的一个典型应用。在单片机技术迅速发展后，各种以单片机作为主控核心的手持设备大量滋生，传感器结合单片机等必要电路网络能够实现测量的全自动化，单片机目前已经高达32位宽度，其处理速度也已飞速提升，霍尔传感器、单片机以及必要的加热模块的巧妙组合能够方便地实现居里温度测量的自动控制，而本文为节约成本以及提高处理速度，裁剪了霍尔传感器，代替以简单的电阻网络，实现了一个成本很低并且性能非常出色的居里温度仪。
国内外发展现状
居里温度仪目前大多用于工业测量以及新材料特性的勘察，因此它是工业活动中不可或缺的一个重要设备。目前国内外对于居里温度仪的研究已取得了相当丰富的成果，这主要得益于新型传感器以及微处理技术的发展，DSP、ARM以及高性能单片机的迅速发展一方面使得居里温度仪的处理速度提升，另外一方面能够有效抑制干扰信号的影响，使得距离温度的精度能够达到很宽的程度。目前国内外最高性能的居里温度仪的精度能够高达六位，这为研究新型材料带来了很大的便利。
本文主要内容
本文选用了美国ATMEL公司生产的AT89C51单片机作为居里温度仪控制系统的控制核心，外部配合了一款目前市面上使用最广泛的DS18B20温度检测模块，通过磁性金属在低于居里温度时能够吸合而形成通路，高于居里温度点不能吸合而被弹簧弹开的检测原理，将被弹开一瞬间的温度记录下来，此温度就是居里温度点。本文为了更好地描述系统的设计过程，还从硬件和软件两个方面进行分别阐述，最后通过Proteus仿真软件来验证本系统的可行性以及正确性。
实现的功能：
1、能够实现磁性金属材料的居里温度点测量。
2、以磁钢模块作为测量实例，测量磁钢内部磁性金属的居里温度点。
3、具有显示功能，能够对温度以及材料的居里温度进行显示。
主控方案选择及元器件介绍
主控核心的对比与选择
方案一：选择8位的51内核单片机作为主控核心，由于51单片机进入中国学生的视野比较早，它通常作为高校里单片机课程的主要教学题材，因此具有广泛可使用的资料和现成例程，其库函数目前也比较丰富，因此在使用时比较容易上手，尤其是对刚开始迈进单片机大门的学生来说。目前使用最广泛的AT89C51和STC89C51同是采用经典51内核的8位单片机，这两者的区别是AT89C51是单片机巨头ATMEL公司研发的，STC89C51是国内的宏晶公司推出的，两者相互兼容，另外最基本的C51单片机采用串口下载程序，不需要昂贵的仿真器，因此成本非常低。但是其缺点也非常明显，由于C51单片机比较基础，因此其内部资源非常贫乏，只集成了UART、定时器等模块，中断资源比较少，只有P3.2和P3.3两个管脚能够进入管脚中断，其他管脚无中断能力，因此在开发大型的复杂项目时将显得非常逊色，如果需要使用AD转换或者DA转换等功能时，需要在片外扩展相关芯片，因此电路形式将显得复杂。
方案二：选择美国德州仪器（TI）公司研发的MSP430系列单片机作为主控核心，这种单片机进入市场的最大优势是其低功耗性能，该公司曾用一个新鲜柠檬的汁液进行处理来给430单片机供电，以此来展示其低功耗的优势。430单片机采用了RISC精简指令系统，另外430是一种16位单片机，该系列单片机的高端型号的主频能够达到40M，处理速度相对于经典的8位单片机来说非常快。430单片机中大多数芯片具有JTAG口，这使得用户能够通过专用的仿真器来设置断点来分析程序的运行现象，方便查看相关的寄存器值，给程序调试带来了极大的方便，为项目的成功
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/txgc/1333.html
