新型固体线胀系数测量仪（软件设计)

新型固体线胀系数测量仪（软件设计),新型固体线胀系数测量仪是以AT89C51单片机作为控制核心，智能温度传感器DS18B20和迈克尔逊干涉仪作为控制对象，用LM016L液晶显示，运用C语言实现系统的各种功能。,该测量仪是由单片机系统、温度传感器显示电路、温度控制电路、LCD显示电路、按键扫描电路五大部分组成。借助KEIL软件实现系统的程序设计和编译，借用Proteus软件实现系统电路的设计与仿真。,新型固体测量仪的总体结构：,利用迈克尔逊干涉测量固体因受热产生的微小长度变化，利用DS18B20型智能温度传感器测量温度的变化。以单片机技术将二者整合，构建成为一套完整的测量系统，其基本结构示意图如同图1所示。,设置上、下限温度原理 ： 当按下SET键一次时，进入温度报警上限调节，此时显示软件设置的温度报警上限，按ADD或DEC分别对报警温度进行加一或减一。 当按下SET键两次时，进入温度报警下限调节，此时显示软件设置的温度报警下限，按ADD或DEC分别对报警温度进行加一或减一。 当第三次按下SET键时，退出温度报警线设置。显示当前温度。,温度控制设计,设置温度上、下限流程图：,按下SET键,ADD键是否按下,DEC键是否按下,报警温度加1,报警温度减1,调用显示子程序,N,N,Y,Y,SET键按的次数是否大于2,N,跳出温度上下限设置,Y,温度控制原理： 采用两个继电器，分别控制风扇和烙铁芯的工作，利用直流电压源进行供电，单片机通过P3.1和P3.7进行控制。当温度低于温度上限时，继电器闭合，电烙铁芯开始加热；当温度到达温度上限时，继电器打开，烙铁芯停止加热，此时风扇打开开始降温，直到降到温度下限时，整个系统停止。,温度控制设计,开 始,初始化DS18B20,显示当前温度,判断当前温度值,启动风扇降低温度,蓝灯亮,设定温度上、下限,烙铁芯加热升高温度,是,否,低于设定温度下限,否,红灯亮,是,温度控制流程图：,系统停止,加热、降温设备停止工作,温度显示程序流程：,温度显示程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理DS18B20的测量的当前温度值，温度测量每1s进行一次。 这样在1s内测量一次被测温度，其流程图如图所示:,微小位移测量原理,若棒的位移发生变化，这种位置的变化会在观测屏上的图像的变化上反应出来。 本次设计采用激光器发射激光通过迈克尔逊干涉仪出现干涉条纹。固体在受热后膨胀推动迈克尔逊干涉仪的镜片就会出现条纹向外扩展（或向内缩）的情况。每移出一个条纹，移动的位移是/2，通过光敏二极管来感受条纹。每通过一个条纹就会通过单片机计一个数，最后记下通过的条纹个数N。位移就可以通过公式是S=N*638.5/2，单位是nm。,显示微小位移变化量流程图：,主程序流程图：,LCD初始化,延时10ms,设置第一行和第二行的显示位置,第一行和第二行显示,调用按键扫描来调上、下限,开始加热,调用脉冲初始化，开始计数,读出当前温度值,设置温度显示位置,显示当前温度,延时，调用温控函数返回脉冲数N,由公式求出微小位移变化,设置位移显示位置,显示微小位移变化,循环执行,预期目标：通过用温度传感器来测量温度的变化，当温度升高或降低时，通过用迈克尔逊干涉仪原理、光电信号转换和单片机计数并算出相应的微小位移变化量，通过C语言编程来直接显示线胀系数，并通过实物演示出来。实际结果：由于我们在检测光信号时出现了障碍，以致没有把实物做出来，所以在这次软件设计中，我们只能测量出温度的