依据实践运用中许多场合对温度高精度丈量的需求，运用ATF1504芯片与单片机最小体系，选用等精度频率丈量技能，规划了一款高精度数字温度计。该计划选用ATF1504芯片作为可编程逻辑器材，以高灵敏度负温度系数热敏电阻为温度传感器。运用ATF1504芯片与单片机协作完结待测信号频率的准确丈量，然后完结温度的准确丈量。试验数据标明该温度计的测温相对差错小于0.3%。
温度是人们日常日子中常常需求丈量和操控的一个物理量。传统的温度计有反响速度慢、读数费事、丈量精度不高、差错大等缺陷，而在某些特定的场合，器材设备对温度的要求极高，规划一种高精度的温度计就显得十分有意义。规划的高精度温度计有着线性优秀、功用安稳、灵敏度高、运用方便、软硬件结构完结了模块化、电路简略等长处。
1 规划计划
热敏电阻是对温度改变十分灵敏的电阻元件，它在测温技能、无线电技能、自动化和遥控等方面都得到广泛的运用。热敏电阻可以将环境温度的改变转化为电阻本身阻值的改变，它将温度的改变转化为接连的电信号的改变，再由外电路把该电信号转化成单片机可处理的脉冲(频率)信号，由单片机来直接处理。热敏电阻构成的555振动电路可以完结由电阻到频率的转化功用，树立起由温度到电阻值再到频率的对应联系。处理器对频率信号的处理精度直接影响着温度丈量的精度，选用等精度测频计划可以满意精度的要求，规划中选用查表法和插值法来树立频率与温度的转化联系。
规划的数字温度计首要由下面4部分组成：温度传感部分、等精度测频部分、频率温度转化部分、数据缓存及显现部分，原理图如图1所示。规划中用到的首要模块有：1)单片机最小体系。单片机最小体系或许称为最小运用体系，是指用最少的元件组成的单片机可以作业的体系。单片机最小体系一般应该包含：单片机、晶振电路、复位电路。2)CPLD(Complex ProgrammableLogic Device)。杂乱可编程逻辑器材。其具有编程灵敏、集成度高、规划开发周期短、适用规模宽、开发工具先进、规划制作成本低、对规划者的硬件经历要求低、规范产品无需测验、保密性强、价格大众化等特色，可完结较大规划的电路规划，因而被广泛运用于产品的原型规划和产品出产之中。CPLD内部结构为“与或阵列”，该结构来自于典型的PAL、GAL器材的结构。恣意一个组合逻辑都可以用“与-或”表达式来描绘，所以该“与或阵列”结构能完结很多的组合逻辑功用。CPLD最基本的单元是宏单元。一个宏单元包含一个寄存器(运用多达16个乘积项作为其输入)及其他有用特性。因为每个宏单元用了16个乘积项，因而规划人员可布置很多的组合逻辑而不必添加额外的途径。单片机与CPLD之间的三总线结构，如图2所示。
2 硬件部分规划
2.1 温度与频率转化部分的规划
由热敏电阻与555定时器构成多谐振动电路如图3所示，该电路可以完结由温度改变到电阻改变再到频率改变的改换。
555振动电路频率：
其间Rn是热敏电阻NTC，C为放电%&&&&&%，RN是在额外温度TN（K）时的NTC热敏电阻阻值，T规则温度（K），B是NTC热敏电阻的资料常数。由以上两个公式可将树立起由温度到电阻值，再由电阻值到频率的换算联系，完结频率到温度的转化：
1）555电路的振动频率：f=1/（（R1+2RT1）C1ln2），即频率与电阻值的联系；
2）半导体热敏电阻NTC的特性曲线（温度与电阻的联系）。在必定温度规模内，半导体资料的电阻RT和绝对温度T的联系可表示为：
其间常数a不只与半导体资料的性质有关并且与它的尺度均有关，而常数b仅与资料的性质有关，常数a和b可经过试验办法测得，核算出a和b后，就可以依据公式（3）核算出温度值。因为NTC的阻值和温度之间是指数联系，以单片机为处理器的体系核算这一方程功率很低，因而本文运用查表法与插值法核算温度，进步了丈量的功率，简化了核算的杂乱性。假定测温规模为-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°时的输出频率实践测验出来并存储在单片机的ROM中，树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以为频率与温度成线性联系在实践转化过程中，首要依据丈量的时钟频率承认其地点的温度段，再按线性方程求出此频率所对应的温度值，由此完结由频率到温度的转化。
2.2 等精度测频电路的完结
等精度测频的首要思维：运用两个计数器在同一时刻段内一起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。详细如图4所示，首要设置时钟闸口信号的宽度，在这段时刻内，计数器1和计数器2一起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，假定在等时刻内计数器1计数器2计数数值分别为Nb和Nx。由两计数器在一起间段内计数，有以下联系式：
等精度测频功用的完结需求单片机与CPLD的和谐协作完结。计数器1用单片机的定时器1完结，计数器2用CPLD来装备。单片机部分的首要作用是：担任操控外部计数器和内部定时器计数器的敞开与封闭；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。丈量开端，单片机首要宣布清零信号，对外部CPLD计数器清零，然后将内部定时器清零，装备成外部时钟操控办法，然后宣布计数发动信号，随后进入等精度频率丈量计数形式，单片机经过查询计数器，判别计数时刻，该计数时刻有必要小于外部32 bit计数器溢出时刻，时刻一到，单片机宣布中止计数信号，查询引脚P3.2，承认计数中止，读回外部计数成果和内部计数器计数成果，假定分别为N1和N2，定时器计数时刻距离为T1，那么被测信号的频率F=（N1/N2）T1，将核算出的数据输送到频率温度转化模块等候数据转化。
CPLD部分首要完结对被测信号的丈量计数和总线规划。因为所用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环境下完结电路的硬件规划与仿真，选用原理图输入。硬件规划共包含4个部分：输入、输出、计数器和总线接口部分。总体规划结构如图5所示，其间mcu_ctrl模块为总线接口模块，frequency模块为丈量计数模块。
3 软件部分规划
源程序流程图如图6所示。
首要程序剖析（频率温度转化部分）：
核算单片机的计数并依据基准时钟的脉冲数目，时钟周期由被测信号脉冲数目核算出待测信号频率。
4 试验成果
经过与基准温度比照的办法对规划的温度计精度进行验证。首要运用精度较高的温度计测得实践温度作为基准温度，然后运用规划好的数字温度计丈量实践温度与基准温度进行比照，丈量成果如表1所示。经过比照测验成果，发现规划的数字温度计丈量的温度与基准温度相差很小，绝对差错小于0.1℃，相对差错小于0.3%，到达了规划的精度要求。
总归，经过运用单片机与CPLD的协作完结频率的准确丈量，完结了等精度测频功用。运用等精度测频功用保证了丈量温度数据处理的准确性，使规划的温度计的精度到达实践运用的要求。在体系中等精度频率丈量模块选用8位51单片机定时器作为基准信号的计数器，因为该基准信号频率较低，对精度有必定影响。假如选用更高频率基准信号，测频精度还可进步，然后进步丈量温度的精度。
