数字显示温度计教学课题的设计

汪小会

(解放军电子工程学院，安徽合肥 230037)

数字显示温度计是直接用十进制数字来显示测试点温度的装置，可用于日常温度监测和某些工业生产过程温度的测试。本文介绍一个基于热敏电阻PT100数字显示温度计的实现方案［1］。该温度计设计以“模拟电子线路”、“数字逻辑电路”和“51单片机原理与应用”课程内容为切入点，涉及到热敏电阻、运算放大器、模/数转换器、51单片机和动态显示数码管等功能器件的基本原理和应用方法。设计方案在Proteus上仿真，仿真成功后烧写单片机，进行0℃和100℃两个温度点实际调试。

1 数字温度计原理及系统框架

工程上的温度测量使用较多的阻性温度测量器件，本文采用金属铂制成的标准测温热电阻PT100作为温度传感器件。PT100对温度有较好的线性度，即在工作范围内(-50℃ ～+500℃)单位温度的变化导致其电阻变化均为等值，用合适的电路将电阻的变化再转换成模拟电压的变化，然后将模拟电压转换成数字信号，经51单片机控制后，产生相应的数码管显示信号。

本温度计由传感器PT100模拟电压形成与调理电路、模拟/数字转换电路、51单片机控制电路和数码显示电路组成，如图1所示。温度计由两部分组成:①硬件电路;②软件程序。控制的核心芯片采用 AT89C51［2］。

图1 数字显示温度计框图

2 电路设计方案

2.1 PT100电阻和模拟电压形成与调理电路

如图2所示，将热敏电阻RT1(PT100)与一个电阻R2(如10kΩ)串联，PT100上产生的温感电压就与其阻值成正比。该电压通过R3和R5送至差分放大器TL062的2脚。为了使PT100在0℃时差分放大器输出电压为0V，再安置一条10kΩ电阻R1和可变电阻RV1串联的支路。……