基于AT89C51控制的0.01℃数显温度计的设计

温度测量在物理实验、医疗卫生、食品生产等领域，尤其在热学实验(如：物体的比热容、汽化热、热功当量、压强温度系数等教学实验)中，有特别重要的意义。现在所使用的温度计通常都是精度为1℃和0.1℃的水银、煤油或酒精温度计。这些温度计的刻度间隔通常都很密，不容易准确分辨，读数因难，而且它们的热容量还比较大，达到热平衡所需的时间较长，因此很难读准，并且使用非常不方便。而利用晶体三极管3DG6C的基极与集电极之间正向电压降Ubc随温度T呈线性变化的关系作为温度传感器，以OP07构成放大器，以

因为温度计对精度要求高，对速度要求低，故用定时器中断来作调度器内核，主要任务是计算什么时刻要运行什么任务，然后调用相应的任务函数，如图6所示。

扫描键盘函数在调度器的调度下每20ms执行一次，利用此20ms的时间间隔正好用延时消除抖动来消除键盘抖动。键盘设计成行列矩阵式，功能有：设定时间、设定测量时间间隔、切换时钟状态和温度计状态、开始和结束温度测量、查询以前测量的温度数据。其流程如图7所示。显示刷新函数在调度器的调度下每 4ms执行一次，显示刷新函数用于动态显示七段LED显示管。读取数据函数在调度器的调度下每1S执行一次，运行此函数时，单片机从ICL7135中读取一次数据。程序流程如图8所示。

时间刷新函数在调度器的调度下每1s执行一次，进行计时。

3 温度计定标与数据测试

温度计定标时用数字电压表测量ICL7135第2、3两脚之间的电压值(基准电压)，调节R5，使其在2V左右；将传感器Q1放入冰水混合物中，经过充分搅拌达到热平衡后调节R6，使显示读数为0.00(标定0℃)；利用气压计读出当时当地的大气压强，并根据大气压强，当地重力加速度计算出当时的实际压强；根据沸点与压强的关系查出沸点温度．把传感器放入沸水中，待显示读数稳定后仔细调节R5，使显示器显示读数等于当地当时的沸点温度后定标工作结束[1]。本温度计的量程为-50～150℃，读数精度为0.01℃，考虑到实际使用一般在0℃～100℃。我们用0℃～50℃和50℃～100℃的精密水银温度计作捡验标准，测量结果见表1。其中T水银为水银温度计的测量值，最后一位是估计值，T数字为数字温度计测量值，最后一位是显示值。由测试结果可知，所设计的温度计能达到要求

4 结束语

本数显温度计具有读数方便，精度高的特点。引入单片机AT89C51控制后，可以通过不同的软件设计以完成不同的使用要求。系统设计时保留引脚 P3.2，如在该引脚外接一扬声器，可通过软件编程实现温度超限报警，作为温度报警器用。通过保留的串口，可以实现与PC机的通讯，增加串口通讯程序模块就可用作多点温度检测系统的下位机。

参 考 文 献

[1] 潘学军.0.01℃的数显温度计[J].物理实验.2003(5):22～25

[2] 谈文心，钱聪，宋云购．模拟集成电路原理及应用[M].西安：西安交通大学出版社，1995．16～39.

[3] 何立民. MCS－51单片机应用系统设计[M]. 北京：北京航空航天大学出版社 1995.9