雙時鐘溫度自記儀的製作方法
2023-09-27 06:01:50 1
專利名稱：雙時鐘溫度自記儀的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於溫度測量儀器，特別是要進行長期溫度監測用的、自動定時記錄被測溫度的溫度自記儀。
溫度自記儀是一種靠電池供電的智能化微型測溫儀器，它能定時自動記錄被測溫度，並將測量結果保存在其內部的存儲器中，存儲的結果通過微機進行讀取。它不但能節省大量的人工監測時間，而且還可以用到目前人工無法監測的危險場合以及空間有限的場合。可廣泛地應用於空調系統調試、供暖效果測試、製冷制熱產品檢驗、溫室冷庫溫度等各種需要測量溫度變化過程的場合。由於溫度自記儀是進行長期溫度監測用的，所以如何省電則是此類技術的關鍵。另外，存儲在溫度自記儀內部的測量結果是通過微機讀取的，因而通訊速率和通訊可靠性也是相當重要的。目前，現有技術中的溫度自記儀為了降低功耗、節省電源，均採用單時鐘系統低速時鐘。而採用低速時鐘系統的缺點是，溫度自記儀只有一種或兩種工作模式，一旦開始工作，控制系統CPU和大多數元件都在運行，實際上也浪費了不少電源。另外，即使是微處理器中有硬體串行通訊口UART也無法使用，只能使用軟體UART進行通訊。軟體UART使讀取存儲器的數據與發送數據不能同時進行，而且在低速時鐘下通訊波特率也不可能太高。這樣，如果需要傳送的數據量很大，則需要幾分鐘的時間，這對微機使用者來說是很費時的。
為了克服上述現有技術中存在的缺點，本實用新型的發明目的是提供一種既能有效節約電源，又能實現高速處理數據和與微機通訊的雙時鐘溫度自記儀。
為了達到上述的發明的目的，本實用新型的技術方案以如下方式實現雙時鐘溫度自記儀，它包括溫度測頭、放大器、轉換電路、兩個電源管理模塊、存儲器、RS232輸入電路、RS232輸出電路、RS232輸出電源及微處理器。所述微處理器中含有轉換器AD、CPU、接口I/O、外部中斷口INT、與微機串行的硬體通訊口UART。其結構特點是，所述微處理器中還設有兩個時鐘及其控制電路，時鐘控制電路可控制所設低速時鐘和高速時鐘振蕩。所述溫度測頭感受溫度後，經轉換電路轉換成電壓，再經放大器對電壓進行幅度放大，然後進入到轉換器AD中進行AD變換，變換的結果輸入存儲器中。轉換電路和放大器是由受微處理器控制的電源管理模塊間歇供電。存儲器由受微處理器控制的另一電源管理模塊間歇供電。微處理器、兩個電源管理模塊及RS232輸入電路由電池供電。RS232輸入電路與微處理器的外部中斷器INT和通訊口UART相接，微處理器的通訊口UART又與RS232輸出電路相接，RS232輸出電路由RS232輸出電源供電並與所設與微機連接的插接器的RX端相接，插接器的TX端與RS232輸入電路和RS232輸出電源相接，插接器的CTS端與RTS端均與RS232輸出電源相接。
由於本實用新型的溫度自記儀是具有兩個時鐘的雙時鐘系統，它可在處理數據和與微機通訊時使用高速時鐘，使通訊速率大大提高。而在大多數情況下使用低速時鐘，甚至使各時鐘停止振蕩，使整個系統的功耗最低。這樣就很好地解決了通訊速率與功耗之間的矛盾。另外，與微機通訊時既可以使用硬體串行通訊口UART，也可以使用軟體UART。因為此時使用的是高速時鐘，使用軟體串口時通訊速率也很快。再有，本實用新型的溫度自記儀輸出數據時，取微機和通訊線上電能作為輸出電源，不但節省了電池的能量，而且保證3V左右的電池能可靠通訊。同現有技術相比，本實用新型不僅減少了電池的能量消耗，提高了通訊速率。而且還提高了通訊的可靠性。有廣泛推廣使用的價值及廣闊的市場前景。
以下結合附圖和具體的實施方式對本實用新型做進一步描述。
圖1是本實用新型的工作原理圖；圖2是本實用新型的具體實施電路連接圖。
參看圖1，雙時鐘溫度自記儀包括溫度測頭1、放大器2、轉換電路3、電源管理模塊4和5、存儲器6、RS232輸入電路7、RS232輸出電路8、RS232輸出電源9和微處理器10。所述微處理器10中含有轉換器AD、CPU、接口I/O、外部中斷口INT及與微處理串行硬體通訊口UART。另外，微處理器10中還設有兩個時鐘控制電路。時鐘控制電路可控制所設低速時鐘12和高速時鐘13振蕩。溫度測頭1感受溫度後，經轉換電路3轉換成電壓，再經入大器2對電壓進行幅度放大，然後進入到轉換器AD中進行AD變換，變換的結果輸入存儲器6中。轉換電路3和放大器2是由受微處理器10控制的電源管理模塊4間歇供電。存儲器6由受微處理器10控制的電源管理模塊5間歇供電。微處理器10、電源管理模塊4、電源管理模塊5及RS232輸入電路7由電池11供電。RS232輸入電路7與微處理器10的外部中斷口INT和通訊口UART相接，微處理器10的通訊口UART又與RS232輸出電路8相接，RS232輸出電路8由RS232輸出電源9供電並與所設插接器14的RX端相接，插接器14的TX端與RS232輸入電路7和RS232輸出電源9相接，插接器14的CTS端與RTS端均與RS232輸出電源9相接。
參看圖2，圖2是本實用新型具體實施電路連接圖。在所用微處理MCU中含有轉換器AD、CPU及接口、外部中斷口、與微機串行的硬體通訊口及兩個時鐘控制電路。時鐘控制電路可控制低速時鐘振動器XA和高速時鐘振動器XO振蕩。所述的溫度測頭採用熱敏電阻RT，它感受溫度後經由電阻R2～R7組成的轉換電路轉換成電壓，再經由放大器A1和電阻R8組成的放大電路對電壓幅度放大，然後接入到微處理器MCU中的轉換器中進行AD變換，變換的結果輸入存儲器EEPROM中。迴路中，上述的轉換電路和放大電路由受微處理器MCU控制的由三級管T1和電阻R1組成的電源管理模塊間歇供電。存儲器EEPROM和電阻R15、電阻R16由受微處理器MCU控制的由三級管T4和電阻R17組成的電源管理模塊間歇供電。而微處理器MCU和上述的兩個電源管理模塊及由三級管T3、二級管D5、電阻R13和電阻R14組成的輸入電路由電池BATT供電。輸入電路經三級管T3集電極接入微處理器MCU中。微處理器MCU的通訊口與由電阻R10、電阻R11、三級管T2、電阻R9、二級管D1和電解電容E1組成的輸出電路相接。輸出電路由穩壓二級管Z1、電解電容E2、二級管D4、電阻R12、二級管D2和二級管D3組成的輸出電源供電並與與微機連接的插接器S1的RX端相接。插接器S1的TX端和GND端分別與所述輸入電路和輸出電源相接，插接器S1的CTS端與RTS端均與輸出電源相接。插接器S1與微機串行後可以得到15mA的5V左右的穩定電壓。
本實用新型的溫度自記儀在使用中，它可在處理數據和與微機通訊時使用高速時鐘。而在其它情況使用低速時鐘，每個時鐘模式下又設定多種工作模式。開始工作後，溫度自記儀的大部分工作是記時，此時溫度自記儀進入WATCH工作模式，此時高速時鐘停止振蕩，低速時鐘在振蕩，除了記時分頻器在運行外，其它外圍設備及CPU均停止工作。如果系統的電壓為3.6伏，那麼此種工作模式下的工作電流小於5微安。如果兩個測量點之間的時間間隔10秒鐘以上，則WATCH模式所佔的時間比例大於99％，也就是說，溫度自記儀運行時有99％以上的時間工作電流小於5微安。當記時分頻器產生中斷或者從來自微機串行通訊口中斷時，溫度自記儀退出WATCH工作模式。在系統上電後或記滿數據而結束測量後，溫度自記儀進入STOP工作模式。此時兩個時鐘都停止振蕩，整個系統的功耗最低，電流小於1微安。進入STOP工作模式後，如果想讓溫度自記儀投入運行，需要從微處理器的外部中斷口INT輸入中斷信號來使溫度自記儀喚醒，這是靠微機上的通訊信號來實現的。另外，本實用新型溫度自記儀還有一種SLEEP工作模式，它是在兩種時鐘都存在，此時微處理器的CPU停止運行，而其它的資源都在運行，因而也可以節省一部分電能。例如，在溫度自記儀等待輸出數據或定時中斷時進入此工作模式。如果有通訊口UART中斷、定時中斷或外部中斷則退出此工作模式。
按照上述本實用新型的具體實施例，如果將微處理器10中的轉換器AD改為是設在微處理器10外的獨立晶片；將與微機串行的通訊口使用軟體UART；存儲器使用FLASH或其它型號；諸如一類的技術方案都屬於本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種雙時鐘溫度自記儀，它包括溫度測頭(1)、放大器(2)、轉換電路(3)、電源管理模塊(4，5)、存儲器(6)、RS232輸入電路(7)、RS232輸出電路(8)、RS232輸出電源(9)及微處理器(10)，所述微處理器(10)中含有轉換器AD、CPU、接口I/O、外部中斷口INT、與微機串行的硬體通訊口UART，其特徵是所述微處理器(10)中還設有兩個時鐘及其控制電路，所述時鐘控制電路可控制所設低速時鐘(12)和高速時鐘(13)振蕩；所述溫度測頭(1)感受溫度後，經轉換電路(3)轉換成電壓，再經放大器(2)對電壓進行幅度放大，然後進入到轉換器AD中進行AD變換，變換的結果輸入存儲器(6)中；轉換電路(3)和放大器(2)是由受微處理器(10)控制的電源管理模塊(4)間歇供電，存儲器(6)由受微處理器(10)控制的電源管理模塊(5)間歇供電，微處理器(10)、電源管理模塊(4)、電源管理模塊(5)及RS232輸入電路(7)由電池(11)供電；RS232輸入電路(7)與微處理器(10)的外部中斷口INT和通訊口UART相接，微處理器(10)的通訊口UART又與RS232輸出電路(8)相接，RS232輸出電路(8)由RS232輸出電源(9)供電並與所設與微機連接的插接器(14)的RX端相接，插接器(14)的TX端與RS232輸入電路(7)和RS232輸出電源(9)相接，插接器(14)的CTS端與RTS端均與RS232輸出電源(9)相接。
2.按照權利要求1所述的雙時鐘溫度自記儀，其特徵是所述轉換器AD可以是設在微處理器(10)外的獨立晶片。
3.按照權利要求1或2所述的雙時鐘溫度自記儀，其特徵是所述與微機串行的通訊口UART可以使用軟體UART。
4.按照權利要求3所述的雙時鐘溫度自記儀，其特徵是所述存儲器(6)的型號採用EEPROM或者FLASH。
專利摘要本實用新型公開了一種可長期溫度監測用的、自動定時記錄被測溫度的雙時鐘溫度自記儀。其結構特點是,在微處理器中除含有必要資源外,還設有兩個時鐘及其控制電路。採用兩個電源管理模塊向轉換電路、放大器和存儲器分別間歇供電。在運行中可採用不同的時鐘和不同的工作模式,以達到省電和提高通訊速率的目的。同現有技術相比,本實用新型不僅減少了電池的能量消耗,提高了通訊速率,而且還保證了通訊的可靠性。
文檔編號G01D9/00GK2397475SQ9924411
公開日2000年9月20日 申請日期1999年9月2日 優先權日1999年9月2日
發明者朱彥武, 江億 申請人:清華同方股份有限公司