基于80C196KB单片机的温度测量仪设计

　　目前，数字型温度测量仪研究与设计常采用不同的方法。从原理上来看，主要不同点在于：温度传感器不同、A/D 转换方法不同。本文所设计的测量仪采用高精度 LM234 电流源型集成温度传感器作为温度检测器件，同时采用 LM331 电压-频率转换器完成 A/D 转换，并用 16 位 MCS-80C196KB 单片机作为测量与控制核心部件，完成对温度数据的测量与存储。

　　本系统可以实现对温度的实时测量显示与存储;完成对温度每 10min 进行一次存储，并可通过键盘随时调出过去 3 天内任意时段温度的存储并予以显示，还可以实现3天内任意时段内平均温度的计算与显示。该系统可实现较长时间测量、监视温度的场合。

　　1 测量仪的硬件系统

　　本仪器采用 Intel 高性能 CHMOS 16 位 80C196KB单片机，芯片耗能少，除正常工作外，还可工作于待机和掉电两种节电方式，进一步减少了芯片的功耗。芯片内部集成了多种外围设备, 包括高速输入(HIS)和输出(HSO)端口。本仪器的方波脉冲就由 HIS 端输入系统，使用非常方便。

　　温度测量仪由 16 位 80C196KB 单片机、温度检测电路、实时时钟电路、存储器、键盘、显示驱动以及电源等电路构成。

　　该系统中，单片机是整个系统的核心，用于整个系统的综合控制。温度传感器电路实现对温度的检测，把温度信号变换成电压信号;V-F 转换器将电压转换为不同频率方波脉冲;存储器用于存储程序、温度值等数据;时钟电路产生系统所需的时间及日期信号;键盘及显示电路实现对测量仪的设置、操作及输出结果的显示;通信端口可实现与上位机之间的通信。

　　1.1 温度传感器与 V-F 变换器与接口

　　温度检测有许多不同的方法，图 1 所示为本系统采用温度传感器和 V-F 转换器电路，用以完成温度-频率之间的转换。

　　在图 1 中，LM234 为电流型温度传感器，其工作温度为-25~+100℃，工作电压可以在 1~40V 之间选择，输出恒定电流的调节范围为 2 A~10mA。由此可见，该集成温度传感器温度工作范围较宽，并且有较大的电压工作范围。接入电路后，如果电阻 Rset 被确定，则电流 Iset 仅随温度变化。所以，LM234 可以把温度变化转换为电流变化。电流 Iset 经 LM331 转换成电压，并与 LM331 的 7 脚上进行电压比较，决定输出方波的频率。因此，图 1 所示电路可以方便地把温度变化转换成输出方波的频率变化，并按 10Hz/K 的关系完成转换。在具体调试中，可以在设定环境温度的情况下，调整电阻 Rset，使输出有一个对应频率。

　　由电压频率转换器输出的方波直接送至 80C196单片机高速输入端口的 HIS. 0 端。单片机记录 HIS. 0端输入的方波频率，并由软件转换成相应的温度并送去显示与存储。