单片机的居里温度仪控制系统设计
摘 要本课题选用了“基于AT89C51单片机的居里温度仪控制系统”作为研究对象，选用了ATMEL公司推出的AT89C51单片机作为核心部件，设计了一个能够实现金属材料的居里温度测量、液晶高清晰显示以及蜂鸣提示等功能的智能系统，并通过测量磁钢材料来验证本系统的正确性。这款控制系统的实现主要依靠了51单片机强大的控制作用，通过输入输出各种形式的电平信号来对DS18B20温度传感器等模块的控制，从而将各模块的功能融为一体。本文在硬件和软件两个层面上对居里温度仪控制系统进行了分别设计，在软件上通过原理图以及在软件上通过流程图的形式对整个控制系统的设计思路以及设计过程进行了阐述。经过了大量的测试和验证，本文所设计的系统能够达到很高的性能指标，非常适合将其推向居里温度仪系统的市场之中，并且具有取代现有相关产品的实力。
目录
一、 引言 1
（一） 智能居里温度仪的发展背景 1
（二） 智能居里温度仪的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控芯片的选取 3
（二） AT89C51处理器简介 4
（三） 霍尔传感器简介 5
（四） LCD1602型液晶屏介绍 5
（五） DS18B20温度传感器介绍 6
三、 硬件系统设计 8
（一） 居里温度仪系统的硬件结构框图设计 8
（二） 51单片机最小系统 9
1. 时钟电路 9
2. 复位电路 9
（三） 磁场检测电路设计 10
（四） 液晶屏电路设计 10
（五） DS18B20温度传感器电路设计 11
（六） 蜂鸣器电路设计 11
（七） 按键电路 12
四、 软件系统设计 13
（一） 居里温度仪系统的软件工作流程设计 13
（二） 磁场检测流程设计 14
（三） 液晶屏显示流程设计 14
1. 写指令流程 14
2. 写数据流程 15
（四） DS18B20温度传感器工作流程设计 15
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/> 五、 实物制作与安装 17
总 结 19
参考文献 20
致 谢 21
附录一 原理图 22
附录二 PCB 23
附录三 元件列表 24
附录四 程序 25
引言
智能居里温度仪的发展背景
随着科学技术的不断发展以及新型金属材料不断被发现和合成，对于金属的居里温度参数成为了检测新型金属材料的重要环节，由于居里温度点的大小标志着该款金属材料的应用场合，如电饭煲和电热水壶的磁钢金属，这种金属材料的居里温度稍高于100摄氏度，磁钢具有磁性，在磁性的吸力作用下内部加热电路能够对锅内的实物进行加热，而当达到100摄氏度时磁钢瞬间失去磁性，内部弹性吸附元件在没有磁力下将断开，停止加热，这就是居里温度参数在生活中最典型和最有价值的一个应用。本文课题的提出就是以此为研究背景，提出通过性价比更高的控制器和霍尔传感器的合理搭配，来设计一款能够实现更高性能指标的智能居里温度仪控制系统。所谓“居里温度仪控制系统”，实际上是指通过单片机、DSP等微处理器作为主控器件，在处理器外部结合霍尔传感器、显示器、时间处理模块、音频模块以及其他功能而实现的一种微处理控制系统，通过相应的语言进行软件程序的编写，从而实现居里温度仪系统的自动控制特性。居里温度仪控制系统的出现是在电子技术以及传感器技术的飞速发展以及趋向成熟后的一个必然产物，其中主要的核心部件——霍尔传感器不仅依靠经过反复推敲的理论基础，并且需要结合到实际应用中，将理论基础映射到实际的电子线路中，将金属的磁场强度大小通过硬件电路来实现，并通过数字信号输出的形式来实现加速度值的检测输出。在霍尔传感器出现之前，磁场的测量几乎无法实现，人们的很多对于磁场测量的想法只能够停留在理论阶段。由于霍尔传感器这种传感器不仅需要硬件基础，更需要控制器输出驱动信号来读取测量值，因此实现一款基本功能的居里温度仪系统是一个多门专业综合化的课题，它需要设计人员不仅具有硬件电路的设计基础，更要有程序代码开发的经验，不仅如此，还需要对经典物理理论充分掌握才能够设计出性能卓越的居里温度仪控制系统，可以看出要设计出一款性能卓越的居里温度仪控制系统并不是一件简单的事情，本文将以笔者大学期间所掌握的专业知识作为基础，经过多次的尝试、试验、改进和优化，最终实现了一款性价比非常高的智能型居里温度仪控制系统。
智能居里温度仪的国内外发展现状
目前国内外的很多企业或者高校实验课题小组都投入了大量的精力来对高性能的居里温度仪系统进行研究，由于基本的居里温度测量已经实现了普及化，然而要实现更高精度、更高灵敏度的检测性能，无论是国外还是国内都还有一段很长的路要走。国内的研究小组主要将研究重心放在了大幅度降低其功耗上，这样将其嵌入到智能手持仪器中，将能够很大程度的节约手持居里温度仪的电量开销。
本文主要研究内容
本文从多个角度对居里温度仪控制系统进行了描述和展现，首先将这种系统的起源发展背景以及目前国内外企业、高校的研究成果现状进行了探讨和阐述，并分析研究了目前这种控制系统投入市场后所存在的普遍缺点；论文第二章紧接着对控制系统的总体结构框架进行了设计，选取了相应的元器件及模块，以便下文对软硬件系统进行设计；第三和第四两章着重对本次所设计的控制系统的硬件以及软件系统进行了设计，并对设计过程以及设计原理进行了详细描述；在软硬件系统都设计完毕后，论文第五章选用了Proteus 7.8仿真软件平台对控制系统在电脑上进行了模拟仿真，将实际控制系统所能表现出的功能现象通过电脑显示器显示出来。
方案选择及元器件介绍
主控芯片的选取
在目前单片机市场一片玲琅满目的情境下，给毕业设计的完成带来了很大的便利，在制定好本文的设计目标后，首先需要考虑的就是系统主控器件的选取，结合到本系统要实现的功能，本文制订了选取单片机的两款方案。
方案一：使用美国MicroChip公司研发的PIC16F877单片机，这款单片机是一款被使用时间较长的典型8为单片机，无论是高校还是工业生产中都习惯将其成为PIC单片机，我们常说的PIC单片机是指一类通过内部特定结构实现的稳定度极高、抗电磁干扰能力显著的控制器。这种单片机在一些应用环境较为恶劣的场合非常常见，如路口的交通灯控制系统、工业生产中的主机运行等，在这些环境中，由于机器众多，电磁干扰现象非常严重，因此一些不采取保护措施的单片机就无法正常工作，而PIC单片机在不影响主频速度的情况下，通过改进内部电路结构同时施加一定的屏蔽措施，从而使得它能有条不紊的工作。如果本文选用PIC16F877单片机作为系统的主控，那么系统的稳定度将得到极大的提升，这款单片机另一个优点是具有DIP40双排直插封装可选，这样能够给电路的构建以及实物的焊接具有很大的便利性，不需要小心翼翼地去处理贴片管脚，能够大大促进毕业设计的成功性。另外PIC16F877单片机内部还集成了AD模数转换模块，能够实现高精度的信号采集功能，除此以外也包含定时器、中断以及UART等常用模块。
目录
一、 引言 1
（一） 智能居里温度仪的发展背景 1
（二） 智能居里温度仪的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控芯片的选取 3
（二） AT89C51处理器简介 4
（三） 霍尔传感器简介 5
（四） LCD1602型液晶屏介绍 5
（五） DS18B20温度传感器介绍 6
三、 硬件系统设计 8
（一） 居里温度仪系统的硬件结构框图设计 8
（二） 51单片机最小系统 9
1. 时钟电路 9
2. 复位电路 9
（三） 磁场检测电路设计 10
（四） 液晶屏电路设计 10
（五） DS18B20温度传感器电路设计 11
（六） 蜂鸣器电路设计 11
（七） 按键电路 12
四、 软件系统设计 13
（一） 居里温度仪系统的软件工作流程设计 13
（二） 磁场检测流程设计 14
（三） 液晶屏显示流程设计 14
1. 写指令流程 14
2. 写数据流程 15
（四） DS18B20温度传感器工作流程设计 15
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
/> 五、 实物制作与安装 17
总 结 19
参考文献 20
致 谢 21
附录一 原理图 22
附录二 PCB 23
附录三 元件列表 24
附录四 程序 25
引言
智能居里温度仪的发展背景
随着科学技术的不断发展以及新型金属材料不断被发现和合成，对于金属的居里温度参数成为了检测新型金属材料的重要环节，由于居里温度点的大小标志着该款金属材料的应用场合，如电饭煲和电热水壶的磁钢金属，这种金属材料的居里温度稍高于100摄氏度，磁钢具有磁性，在磁性的吸力作用下内部加热电路能够对锅内的实物进行加热，而当达到100摄氏度时磁钢瞬间失去磁性，内部弹性吸附元件在没有磁力下将断开，停止加热，这就是居里温度参数在生活中最典型和最有价值的一个应用。本文课题的提出就是以此为研究背景，提出通过性价比更高的控制器和霍尔传感器的合理搭配，来设计一款能够实现更高性能指标的智能居里温度仪控制系统。所谓“居里温度仪控制系统”，实际上是指通过单片机、DSP等微处理器作为主控器件，在处理器外部结合霍尔传感器、显示器、时间处理模块、音频模块以及其他功能而实现的一种微处理控制系统，通过相应的语言进行软件程序的编写，从而实现居里温度仪系统的自动控制特性。居里温度仪控制系统的出现是在电子技术以及传感器技术的飞速发展以及趋向成熟后的一个必然产物，其中主要的核心部件——霍尔传感器不仅依靠经过反复推敲的理论基础，并且需要结合到实际应用中，将理论基础映射到实际的电子线路中，将金属的磁场强度大小通过硬件电路来实现，并通过数字信号输出的形式来实现加速度值的检测输出。在霍尔传感器出现之前，磁场的测量几乎无法实现，人们的很多对于磁场测量的想法只能够停留在理论阶段。由于霍尔传感器这种传感器不仅需要硬件基础，更需要控制器输出驱动信号来读取测量值，因此实现一款基本功能的居里温度仪系统是一个多门专业综合化的课题，它需要设计人员不仅具有硬件电路的设计基础，更要有程序代码开发的经验，不仅如此，还需要对经典物理理论充分掌握才能够设计出性能卓越的居里温度仪控制系统，可以看出要设计出一款性能卓越的居里温度仪控制系统并不是一件简单的事情，本文将以笔者大学期间所掌握的专业知识作为基础，经过多次的尝试、试验、改进和优化，最终实现了一款性价比非常高的智能型居里温度仪控制系统。
智能居里温度仪的国内外发展现状
目前国内外的很多企业或者高校实验课题小组都投入了大量的精力来对高性能的居里温度仪系统进行研究，由于基本的居里温度测量已经实现了普及化，然而要实现更高精度、更高灵敏度的检测性能，无论是国外还是国内都还有一段很长的路要走。国内的研究小组主要将研究重心放在了大幅度降低其功耗上，这样将其嵌入到智能手持仪器中，将能够很大程度的节约手持居里温度仪的电量开销。
本文主要研究内容
本文从多个角度对居里温度仪控制系统进行了描述和展现，首先将这种系统的起源发展背景以及目前国内外企业、高校的研究成果现状进行了探讨和阐述，并分析研究了目前这种控制系统投入市场后所存在的普遍缺点；论文第二章紧接着对控制系统的总体结构框架进行了设计，选取了相应的元器件及模块，以便下文对软硬件系统进行设计；第三和第四两章着重对本次所设计的控制系统的硬件以及软件系统进行了设计，并对设计过程以及设计原理进行了详细描述；在软硬件系统都设计完毕后，论文第五章选用了Proteus 7.8仿真软件平台对控制系统在电脑上进行了模拟仿真，将实际控制系统所能表现出的功能现象通过电脑显示器显示出来。
方案选择及元器件介绍
主控芯片的选取
在目前单片机市场一片玲琅满目的情境下，给毕业设计的完成带来了很大的便利，在制定好本文的设计目标后，首先需要考虑的就是系统主控器件的选取，结合到本系统要实现的功能，本文制订了选取单片机的两款方案。
方案一：使用美国MicroChip公司研发的PIC16F877单片机，这款单片机是一款被使用时间较长的典型8为单片机，无论是高校还是工业生产中都习惯将其成为PIC单片机，我们常说的PIC单片机是指一类通过内部特定结构实现的稳定度极高、抗电磁干扰能力显著的控制器。这种单片机在一些应用环境较为恶劣的场合非常常见，如路口的交通灯控制系统、工业生产中的主机运行等，在这些环境中，由于机器众多，电磁干扰现象非常严重，因此一些不采取保护措施的单片机就无法正常工作，而PIC单片机在不影响主频速度的情况下，通过改进内部电路结构同时施加一定的屏蔽措施，从而使得它能有条不紊的工作。如果本文选用PIC16F877单片机作为系统的主控，那么系统的稳定度将得到极大的提升，这款单片机另一个优点是具有DIP40双排直插封装可选，这样能够给电路的构建以及实物的焊接具有很大的便利性，不需要小心翼翼地去处理贴片管脚，能够大大促进毕业设计的成功性。另外PIC16F877单片机内部还集成了AD模数转换模块，能够实现高精度的信号采集功能，除此以外也包含定时器、中断以及UART等常用模块。
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