採用單片機AT89C2051的電子溫度計設計
採用單片機AT89C2051的電子溫度計設計本文介紹一種用簡化版51單片機AT89C2051單片機製作的電子溫度計，和普通的水銀和酒精溫度計相比，具有測溫速度快、讀數方便等特點，測溫範圍為-30～110℃。 電路工作原理電路見圖1。電路由單片機電路、溫度感測器電路、A／D轉換電路、數碼顯示電路等部分組成。AT89C2051、x1、R1、Cl等組成單片機電路，R1、C1組成單片機的複位電路，接通電源的瞬間，由於電源電壓通過R1對C1的充電過程，單片機AT89C205 l的複位端1腳獲得一個高電平複位脈衝，使得單片機進入初始狀態。
VDl、IC3A等組成溫度感測器電路，這裡用硅二極體1N4148的PN結做溫度感測
器，PN結的結電壓隨溫度的變化而變化，溫度每上升1℃，結電壓約下降2mV，在-50-150℃的範圍內有較好的線性。PN結的結電壓由運算放大器IC3A放大12倍后輸出到AT89C2051的P1.1口。由於結電壓是送到IC3A的反相輸入端進行放大，所以溫度越高，IC3A的輸出電壓越高。
AT89C2051在內部構造了一個模擬信號比較器，AT89C2051的P1.0和P1.1除了作I／O口外，還分別是模擬信號比較器的同相輸入端和反相輸入端，模擬信號比較器的比較結果存入P3.6對應的寄存器，P3.6在AT89C22051外部無引腳。利用這個模擬信號比較器和鋸齒波信號發生器電路就可以組成一個A／D轉換電路，把P1.1輸入的模擬信號轉換成數字信號。
VTl、C4、R2～R5、RPl、IC23B等組成鋸齒波信號發生器電路，為了獲得較好線性的鋸齒波，C4由VTl、R2-R5、RPl等組成的恆流源充電。鋸齒波開始正程掃描的時刻由P1.2控制，當P1.2=0時C4開始充電，同時單片機內部的定時器1開始計數，當IC3B輸出的鋸齒波的電壓線性遞增到超過P1.1輸入的待測的模擬信號的電壓時，P3.6由0翻轉為1，據此定時器1停止計數，並且使P1.2=1，此時計數值就是A／D轉換的結果，這裡把0℃的計數值確定為40，因此把計數值減去40得到的就是溫度值。在P1.2=1后C4通過R5放電，為下一次測溫作好準備。
數碼管。DSl、DS2、DS3、三極體VT2、VT3、VT4、電阻R12-R21等組成動態掃描數碼顯示電路，把溫度值用數字顯示出來。
軟體設計程序使用彙編語言編寫。程序由主程序、定時中斷服務程序、延時子程序等模塊組成。
主程序由初始化、數碼動態掃描顯示等部分組成。主程序流程圖見圖2，定時中斷服務程序流程圖見圖3。
由於採用了動態掃描顯示韻方式，雖然簡化了電路，節省了I／O線，但佔用CPU的時問多，因此必須採用調用定時中斷的方式來測溫，以減小CPu負擔，定時器0的定時時間為50ms，每過250ms（5次中斷）測一次溫。延時子程序主要供數碼顯示程序調用，延時時問為0. 5ms，延時時間決定了數碼顯示的刷新周期，因為顯示數碼為三位，所以刷新周期為1.5ms。
字形碼的輸出用了P3口的P3.1～P3.5、P3.7，P3口輸出的數據通過查表獲得。因為數碼管為共陽型，所以相應的輸出位為0時筆段亮。存儲器20H、21H、22H單元分別作為個位數、十位數、百位數的存儲單元，其數值作為查表的指針。
動態掃描顯示由數碼顯示程序完成，當個位數送到P3口時，P1.3輸出低電平，VT4導通，數碼管Ds3顯示個位數；當十位數送到P3口時，P1.4輸出低電平，VT3導通，數碼管DS2顯示十位數；當百位數送到P3口時，P1.5輸出低電平，VT2導通，數碼管Dsl顯示百位數，如果溫度為負值，則百位數顯示負號。這樣輪流工作即可顯示溫度值。
在測溫結束時，P3.6由0翻轉為1，由於程序判斷P3.6為高電平要用兩個機器周期，關閉定時器1停止計數要用1個機器周期，總共為3個機器周期，這會使定時器1的計數值增加3，因此在程序中對此誤差進行了修正，將計數值減去3。
安裝與調試ICl用AT89C2051單片機集成電路，x1用12MHz的石英晶體，DSl、DS2、DS3選用共陽LED數碼管。溫度感測器用玻璃封裝的二極體1N4148密封在一個小金屬管內製成。C4要選用溫度係數小的電容器，如滌綸薄膜電容。其餘元器件的參數見圖l。
安裝前先將彙編源程序編譯成目標文件即HEX文件，再用編程器將HEX文件寫入AT89C2051晶元。
安裝后的調試工作主要是通過對RPl、RP2的調節來校準溫度，先把RPl置於調節範圍的中間位置，將溫度感測器插入冰水混合物中，等溫度平衡后，調節RPl使溫度顯示值為0；將溫度感測器插入沸水中，調節RP2使溫度顯示值為100（由於各地氣壓不同，沸水的溫度不一定是100％℃，可用水銀溫度同時插入沸水計來校準，使溫度顯示值和水銀溫度計的數值相等）。再將溫度感測器插入冰水混合物中，看顯示是否仍為0，不是的話再調節RPl使其為0；然後再將溫度感測器插入沸水中，如果顯示不是：100的話再調節使其顯示100，經過幾次反覆調整即可將溫度校準。
