数字温度计的设计
在实际的生活当中许多家用设备或工业生产方面对温度的有所要求，基于这个原因，温度控制一直都是单片机行业研究的课题。本实验设计的缘由是因为对温度测量有浓厚兴趣，希望借此机会能对一些其中一些原理有所了解，提高自己的实践能力。
在对所做课题的要求有一番了解之后，开始构思硬件电路的主要框架，由于是测温，使用热敏电阻作为温度传感器，题目明确要求用到LM331芯片及单片机最小系统完成设计，因此设计的思路是，用热敏电阻的典型桥电路两端经温度变化产生的电压经LM741放大后，将该电压接入LM331芯片进行幅频转换，送入8051单片机最小系统板进行一段时间内的计数，处理后的数据即对就所测的温度。
通过这个实验对单片机最小系统的作用更有兴趣，实验的结果是可以对小范围温度进行测量。
关键字：电桥，放大，幅频转换，定时，计数
在许多电子测试、电子检验等对数字频率的测量。虽然数字频率计
第1章 实验任务与系统框图
1.1 实验任务
设计一个数字温度计 要求如下：
（1） 测温范围：0℃ - 100℃
（2） 分辨率为±0.1℃，测量精度为±2℃ （3） A/D转换器采用LM331V/F变换
（4） 测量结果用单片机最小系统做显示器输出
1.2 系统框图
被测量
传感器 变换器 V/F 单片机 显示器 1
数字温度计的设计
被测量指的是温度，传感器使用的是热敏电阻，变换器指的是将温度的变化转换为电压幅度的变化，V/F指的是将电压信号转换为脉冲信号，该脉冲信号送入单片机进行计数处理，将处理结果经常7279显示电路显示出来。
第二章 硬件设计
2.1传感器模块
这一模块采用的是热敏电阻的典型电桥电路，实验使用的热敏电阻是一个负温度系数的电阻，阻值随温度升高而降低。因此电桥两端压差就会因温度变化而变化。
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数字温度计的设计
图1 热敏电阻典型电桥电路
人手给热敏电阻加热时，其阻值变化大概为8K到10.5K左右，当为10K时，电位器阻值为3.8K时,电桥平衡,1,2两端压差为0。由于人手给其加热时阻值变化范围不大,因此电桥最大压差也只有零点几伏而已。
2.2 放大电路模块
这里采用LM741放大器将上述电路产生的小信号进行放大，其外接电路如下：
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数字温度计的设计
图2 放大电路模块
LM741的3脚和2脚分别是同相与反相输入端，上述信号的压差就是从这两个脚输入，7脚与4脚分别接正负工作电源，6脚为放大后的电压输出，这是一个加减运算电路，输出电压为U=100K/10K*（U3-U2）=10(U3-U2)
2.3 V/F转换模块
V/F转换模块的核心芯片为LM331，图3为LM331工作的外接电路，其内部主要由输入比较器，单稳态定时器，精密电流源电路等组成，输出驱动管采用集电极开路形式，因而可以通过选择逻辑电流和外接电阻，灵活改变输出脉冲的逻辑电平。这里使用温度补偿电路，保证在温度范围内电源电压在低至4V时仍有较高的转换精度，单电源或双电源供电，输出范围在100KZ之内，本实验为几千HZ，基准电压产生1.9V直流电压,2脚被钳位在1.9V上,当2脚接电阻后,形成基准电流IR,IR的作用决定V/F的转换系数.
LM331控制输出的单稳态定时器产生T=1.1RtCt,代入下式得
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数字温度计的设计
可以看到输出频率与电压信号的大小成线性关系,图中Rt使7脚偏流抵消6脚偏流的影响,Rt和Ct组成低通滤波电路;6端加入调零电路来保补偿单电源供电在小电压输入时引起的误差,与MCS-51单片机连接的简便方法是将频率输出端接至计数器的输入端,通过输入频率,测知电压值。
上述电路的电压信号经100K电阻进7脚，由3脚输出脉冲。
图3 V/F转换电路
2.4 二分频模块
将上述脉冲信号经过一个由D触发器构成的二分频电路，可得到频率减半的脉冲信号。D触发器的状态方程为Qn+1=Dn,其输出状态的更新发生在CP脉冲的上升沿，触发器的状态只取决于时钟到来前D端的状态。其功能表如下：
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