基于AT89C51控制的0.01℃數(shù)顯溫度計(jì)的設(shè)計(jì)

溫度測(cè)量在物理實(shí)驗(yàn)、醫(yī)療衛(wèi)生、食品生產(chǎn)等領(lǐng)域，尤其在熱學(xué)實(shí)驗(yàn)(如：物體的比熱容、汽化熱、熱功當(dāng)量、壓強(qiáng)溫度系數(shù)等教學(xué)實(shí)驗(yàn))中，有特別重要的意義?，F(xiàn)在所使用的溫度計(jì)通常都是精度為1℃和0.1℃的水銀、煤油或酒精溫度計(jì)。這些溫度計(jì)的刻度間隔通常都很密，不容易準(zhǔn)確分辨，讀數(shù)因難，而且它們的熱容量還比較大，達(dá)到熱平衡所需的時(shí)間較長(zhǎng)，因此很難讀準(zhǔn)，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呈線性變化的關(guān)系作為溫度傳感器，以O(shè)P07構(gòu)成放大器，以

因?yàn)闇囟扔?jì)對(duì)精度要求高，對(duì)速度要求低，故用定時(shí)器中斷來作調(diào)度器內(nèi)核，主要任務(wù)是計(jì)算什么時(shí)刻要運(yùn)行什么任務(wù)，然后調(diào)用相應(yīng)的任務(wù)函數(shù)，如圖6所示。

掃描鍵盤函數(shù)在調(diào)度器的調(diào)度下每20ms執(zhí)行一次，利用此20ms的時(shí)間間隔正好用延時(shí)消除抖動(dòng)來消除鍵盤抖動(dòng)。鍵盤設(shè)計(jì)成行列矩陣式，功能有：設(shè)定時(shí)間、設(shè)定測(cè)量時(shí)間間隔、切換時(shí)鐘狀態(tài)和溫度計(jì)狀態(tài)、開始和結(jié)束溫度測(cè)量、查詢以前測(cè)量的溫度數(shù)據(jù)。其流程如圖7所示。顯示刷新函數(shù)在調(diào)度器的調(diào)度下每 4ms執(zhí)行一次，顯示刷新函數(shù)用于動(dòng)態(tài)顯示七段LED顯示管。讀取數(shù)據(jù)函數(shù)在調(diào)度器的調(diào)度下每1S執(zhí)行一次，運(yùn)行此函數(shù)時(shí)，單片機(jī)從ICL7135中讀取一次數(shù)據(jù)。程序流程如圖8所示。

時(shí)間刷新函數(shù)在調(diào)度器的調(diào)度下每1s執(zhí)行一次，進(jìn)行計(jì)時(shí)。

3 溫度計(jì)定標(biāo)與數(shù)據(jù)測(cè)試

溫度計(jì)定標(biāo)時(shí)用數(shù)字電壓表測(cè)量ICL7135第2、3兩腳之間的電壓值(基準(zhǔn)電壓)，調(diào)節(jié)R5，使其在2V左右；將傳感器Q1放入冰水混合物中，經(jīng)過充分?jǐn)嚢柽_(dá)到熱平衡后調(diào)節(jié)R6，使顯示讀數(shù)為0.00(標(biāo)定0℃)；利用氣壓計(jì)讀出當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐拇髿鈮簭?qiáng)，并根據(jù)大氣壓強(qiáng)，當(dāng)?shù)刂亓铀俣扔?jì)算出當(dāng)時(shí)的實(shí)際壓強(qiáng)；根據(jù)沸點(diǎn)與壓強(qiáng)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(shù)穩(wěn)定后仔細(xì)調(diào)節(jié)R5，使顯示器顯示讀數(shù)等于當(dāng)?shù)禺?dāng)時(shí)的沸點(diǎn)溫度后定標(biāo)工作結(jié)束[1]。本溫度計(jì)的量程為-50～150℃，讀數(shù)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(jì)作撿驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)量結(jié)果見表1。其中T水銀為水銀溫度計(jì)的測(cè)量值，最后一位是估計(jì)值，T數(shù)字為數(shù)字溫度計(jì)測(cè)量值，最后一位是顯示值。由測(cè)試結(jié)果可知，所設(shè)計(jì)的溫度計(jì)能達(dá)到要求

4 結(jié)束語

本數(shù)顯溫度計(jì)具有讀數(shù)方便，精度高的特點(diǎn)。引入單片機(jī)AT89C51控制后，可以通過不同的軟件設(shè)計(jì)以完成不同的使用要求。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)保留引腳 P3.2，如在該引腳外接一揚(yáng)聲器，可通過軟件編程實(shí)現(xiàn)溫度超限報(bào)警，作為溫度報(bào)警器用。通過保留的串口，可以實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)的通訊，增加串口通訊程序模塊就可用作多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)的下位機(jī)。

參 考 文 獻(xiàn)

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

[2] 談文心，錢聰，宋云購．模擬集成電路原理及應(yīng)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(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社 1995.9