基于单片机控制的数字温度计的设计
其中Rn是热敏电阻NTC，C为放电电容，RN是在额定温度TN(K)时的NTC热敏电阻阻值，T规定温度(K)，B是NTC热敏电阻的材料常数。由以上两个公式可将建立起由温度到电阻值，再由电阻值到频率的换算关系，实现频率到温度的转换：
1)555电路的振荡频率：f=1／((R1+2RT1)C1ln2)，即频率与电阻值的关系；
2)半导体热敏电阻NTC的特性曲线(温度与电阻的关系)。在一定温度范围内，半导体材料的电阻RT和绝对温度T的关系可表示为：
其中常数a不仅与半导体材料的性质有关而且与它的尺寸均有关，而常数b仅与材料的性质有关，常数a和b可通过实验方法测得，计算出a和b后，就可以根据公式(3)计算出温度值。因为NTC的阻值和温度之间是指数关系，以单片机为处理器的系统计算这一方程效率很低，因此本文使用查表法与插值法计算温度，提高了测量的效率，简化了计算的复杂性。假设测温范围为-10～50，可先将-10～50分为60段，每一度的气温对应一段频率值。然后分别将NE555电路在-10°，-9°，-8°……48°，49°，50°时的输出频率实际测试出来并存储在单片机的ROM中，建立时钟频率与温度的对应表。而在每一个度的温度段内近似认为频率与温度成线性关系在实际转换过程中，首先根据测量的时钟频率确定其所在的温度段，再按线性方程求出此频率所对应的温度值，由此实现由频率到温度的转换。
2．2 等精度测频电路的实现
等精度测频的主要思想：利用两个计数器在同一时间段内同时对两个时钟信号进行计数，由已知时钟的频率和两个计数器的计数值可得出待测信号的频率。具体如图4所示，首先设置时钟闸门信号的宽度，在这段时间内，计数器1和计数器2同时对两个时钟信号进行计数，计数器1所计的时钟信号的频率为已知的基准时钟，其频率为Fb。计数器2所计的时钟信号为待测的时钟信号，假设在等时间内计数器1计数器2计数数值分别为Nb和Nx。由两计数器在同时间段内计数，有以下关系式：
本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/172043.htm
等精度测频功能的实现需要单片机与CPLD的协调合作实现。计数器1用单片机的定时器1实现，计数器2用CPLD来配置。单片机部分的主要作用是：负责控制外部计数器和内部定时器计数器的开启与关闭；外部计数器和内部定时器计数器的数据的读取；处理以及数据输出缓存。测量开始，单片机首先发出清零信号，对外部CPLD计数器清零，然后将内部定时器清零，配置成外部时钟控制方式，然后发出计数启动信号，随后进入等精度频率测量计数模式，单片机通过查询计数器，判断计数时间，该计数时间必须小于外部32 bit计数器溢出时间，时间一到，单片机发出停止计数信号，查询引脚P3．2，确认计数停止，读回外部计数结果和内部计数器计数结果，假设分别为N1和N2，定时器计数时间间隔为T1，那么被测信号的频率F=(N1／N2)T1，将计算出的数据输送到频率温度转化模块等待数据转换。
CPLD部分主要完成对被测信号的测量计数和总线设计。由于所用CPLD芯片内资源较少，其内部只能设置一个32位计数器。这部分在Max+p lusII环境下完成电路的硬件设计与仿真，采用原理图输入。硬件设计共包括4个部分：输入、输出、计数器和总线接口部分。总体设计结构如图5所示，其中mcu_ctrl模块为总线接口模块，frequency模块为测量计数模块。
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