基于A(yíng)T89C51控制的0.01℃數顯溫度計的設計

溫度測量在物理實(shí)驗、醫療衛生、食品生產(chǎn)等領(lǐng)域，尤其在熱學(xué)實(shí)驗(如：物體的比熱容、汽化熱、熱功當量、壓強溫度系數等教學(xué)實(shí)驗)中，有特別重要的意義?，F在所使用的溫度計通常都是精度為1℃和0.1℃的水銀、煤油或酒精溫度計。這些溫度計的刻度間隔通常都很密，不容易準確分辨，讀數因難，而且它們的熱容量還比較大，達到熱平衡所需的時(shí)間較長(cháng)，因此很難讀準，并且使用非常不方便。而利用晶體三極管3DG6C的基極與集電極之間正向電壓降Ubc隨溫度T呈線(xiàn)性變化的關(guān)系作為溫度傳感器，以OP07構成放大器，以

因為溫度計對精度要求高，對速度要求低，故用定時(shí)器中斷來(lái)作調度器內核，主要任務(wù)是計算什么時(shí)刻要運行什么任務(wù)，然后調用相應的任務(wù)函數，如圖6所示。

掃描鍵盤(pán)函數在調度器的調度下每20ms執行一次，利用此20ms的時(shí)間間隔正好用延時(shí)消除抖動(dòng)來(lái)消除鍵盤(pán)抖動(dòng)。鍵盤(pán)設計成行列矩陣式，功能有：設定時(shí)間、設定測量時(shí)間間隔、切換時(shí)鐘狀態(tài)和溫度計狀態(tài)、開(kāi)始和結束溫度測量、查詢(xún)以前測量的溫度數據。其流程如圖7所示。顯示刷新函數在調度器的調度下每 4ms執行一次，顯示刷新函數用于動(dòng)態(tài)顯示七段LED顯示管。讀取數據函數在調度器的調度下每1S執行一次，運行此函數時(shí)，單片機從ICL7135中讀取一次數據。程序流程如圖8所示。

時(shí)間刷新函數在調度器的調度下每1s執行一次，進(jìn)行計時(shí)。

3 溫度計定標與數據測試

溫度計定標時(shí)用數字電壓表測量ICL7135第2、3兩腳之間的電壓值(基準電壓)，調節R5，使其在2V左右；將傳感器Q1放入冰水混合物中，經(jīng)過(guò)充分攪拌達到熱平衡后調節R6，使顯示讀數為0.00(標定0℃)；利用氣壓計讀出當時(shí)當地的大氣壓強，并根據大氣壓強，當地重力加速度計算出當時(shí)的實(shí)際壓強；根據沸點(diǎn)與壓強的關(guān)系查出沸點(diǎn)溫度．把傳感器放入沸水中，待顯示讀數穩定后仔細調節R5，使顯示器顯示讀數等于當地當時(shí)的沸點(diǎn)溫度后定標工作結束[1]。本溫度計的量程為-50～150℃，讀數精度為0.01℃，考慮到實(shí)際使用一般在0℃～100℃。我們用0℃～50℃和50℃～100℃的精密水銀溫度計作撿驗標準，測量結果見(jiàn)表1。其中T水銀為水銀溫度計的測量值，最后一位是估計值，T數字為數字溫度計測量值，最后一位是顯示值。由測試結果可知，所設計的溫度計能達到要求

4 結束語(yǔ)

本數顯溫度計具有讀數方便，精度高的特點(diǎn)。引入單片機AT89C51控制后，可以通過(guò)不同的軟件設計以完成不同的使用要求。系統設計時(shí)保留引腳 P3.2，如在該引腳外接一揚聲器，可通過(guò)軟件編程實(shí)現溫度超限報警，作為溫度報警器用。通過(guò)保留的串口，可以實(shí)現與PC機的通訊，增加串口通訊程序模塊就可用作多點(diǎn)溫度檢測系統的下位機。

參 考 文 獻

[1] 潘學(xué)軍.0.01℃的數顯溫度計[J].物理實(shí)驗.2003(5):22～25

[2] 談文心，錢(qián)聰，宋云購．模擬集成電路原理及應用[M].西安：西安交通大學(xué)出版社，1995．16～39.

[3] 何立民. MCS－51單片機應用系統設計[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社 1995.9