专利名称：自动检测温度的电路结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及自动检测温度的电路结构，尤其涉及用于测量环境温度 变化的自动检测温度电路结构。
背景技术：
集成电路如中央处理器(Central Processing Unit, CPU)、微控制单 元(Micro Controller Unit, MCU)以及影像处理芯片等需要高速运算的 组件会因工作环境温度的变化而影响其工作性能，严重时甚至会发生工 作错误。因此，检测集成电路工作的环境温度，并适时提供给系统进行 工作环境温度改变的参考是相当重要的。图1为现有技术中温度检测电路结构10的示意图。如图1所示，现 有技术中的温度检测电路结构10，通常利用一种被称为电阻转换频率 (Resistance to Frequency, R2F)电路ll，在电阻转换频率电路11上外 挂电阻12及外挂电容13，并输入固定的参考频率14。因为温度会影响 外挂电阻12及外挂电容13的输出振荡频率，因此可将参考频率14与外 挂电阻12及外挂电容13输出的振荡频率相比较， 一旦工作环境温度改 变，外挂电阻12及外挂电容13输出的频率与参考频率14将会产生差异， 而该差异会反映在电阻转换频率电路11的输出频率CLK0中，因此可利 用该差异来做为频率补偿的根据。对于现有技术中温度检测电路结构10所使用的电阻转换频率电路 11，除了其本身的数字电路复杂外，还需要附加额外的外挂电阻12和外 挂电容13以及输入/输出接点(I/O PAD)才能发挥作用。总之，现有技 术中温度检测电路结构10的面积较大，不符合实际应用需求；同时，其 还须外接其它组件，在制作及应用上极为不便。因此有必要縮小温度检 测电路结构的面积，并简化其制作手续，使其更方便应用。 发明内容针对上述现有技术的不足及应用需求，本发明目的在于提供一种温 度检测电路结构，以改善现有温度检测电路使用上及制作上的不便。本 发明通过简单的数字电路来达到检测工作环境温度的目的，其面积比现 有技术中温度检测电路的小，更容易制作，且其测得的工作环境温度值 更为精确。为了达到上述目的，本发明提供一种自动检测温度的电路结构，其 包括第一振荡模块，用于产生第一频率；稳压模块，用于产生稳定电 压；第二振荡模块，用于在稳定电压操作下产生第二频率；逻辑控制单 元，用于接收所述第二频率及第一控制信号，并输出第二控制信号及第 三控制信号；计数单元，用于接收第一频率及第二控制信号以产生温度 计数值，并接收第三控制信号以使温度计数值归零；以及转换模块，用 于接收温度计数值并转换输出与该温度计数值相对应的温度数值，并又 输出第一控制信号。为了达到上述目的，在上述本发明自动检测温度的电路结构中，优 选地所述第一振荡模块为晶体震荡器(crystal oscillator);所述第二振 荡模块为RC振荡模块；所述第一控制信号用于使所述逻辑控制单元输出 所述第三控制信号；所述第二控制信号用于使所述计数单元开始或停止 计数；所述转换模块为微控制单元；以及所述转换模块用于执行下列步 骤，储存温度计数值范围对照表、读取温度计数值并与该温度计数值范 围对照表进行对比、以及将该温度计数值与该温度计数值范围对照表对 比的结果作为温度数值输出。通过本发明的实施，至少可以达到下列有益效果首先，使用本发 明自动检测温度的电路结构，可縮小电路结构面积。其次，本发明利用 简单的数字电路制作自动检测温度电路，可简化电路结构的制作手续。下面将在具体实施方式
中详细介绍本发明的技术特征及优点，其内容足以使本领域技术人员理解本发明技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、权利要求及附图，任何本领域技术人员均可轻易地 理解本发明目的及优点。
图1为现有技术中温度检测电路结构示意图； 图2为本发明自动检测温度电路结构实施例的示意图； 图3为本发明自动检测温度电路结构中转换模块的工作流程图； 图4为本发明自动检测温度电路结构中温度计数值范围与温度值对 照图；以及图5为本发明自动检测温度电路结构中频率与温度计数值的对应图。 并且，上述附图中主要的各附图标记说明如下IO表示现有温度检测电路结构，11表示电阻转换频率电路，12表示 外挂电阻，13表示外挂电容，14表示参考频率，CLKO表示输出频率；20表示自动检测温度电路结构，21表示第一振荡模块，22表示稳压 模块，23表示第二振荡模块，24表示逻辑控制单元，25表示计数单元，26表示转换模块，Ctrll表示第一控制信号，Ctrl2表示第二控制信 号，Ctrl3表示第三控制信号，CLK1表示第一频率，CLK2表示第二频率。
具体实施方式
简述本发明的原理说明如下 电阻值与温度的关系如第(1)式所示RT=Ro (l+ci T) (1)其中，T表示绝对温度(单位为K) ， R。表示在绝对温度OK时的电 阻值，a表示电阻的温度转换系数，RT表示在绝对温度T时的电阻值。以RC振荡模块为例，电阻值与RC振荡模块的振荡频率间的关系如 第(2)式所示f=l/ (2:iRtC) (2)其中，f表示RC振荡模块的振荡频率，RT表示在绝对温度T时的电 阻值，C表示电容值。由第(1)式及第(2)式可知，假设温度转换系数a为正电阻温度 转换系数，当工作环境温度T上升时，将使得电阻值RT增加且RC振荡 模块的振荡频率f会降低；相反地，当工作环境温度T下降时，将使得
电阻值RT减少且RC振荡模块的振荡频率f会提高。同理，若温度转换 系数a为负电阻温度转换系数，当工作环境温度T上升时，将使得电阻 值Rt減少而RC振荡模块的振荡频率f会提高；当工作环境温度T下降 时，将使得电阻值R"r增加且RC振荡模块的振荡频率f会降低。因此， 可利用RC振荡模块中电阻值因温度变化而改变的特性，通过测量RC电 路振荡频率以检测RC电路的工作环境温度。本发明一种自动检测温度电路结构20的实施例包括第一振荡模块 21，稳压模块22，第二振荡模块23，逻辑控制单元24，计数单元25， 以及转换模块26;其中温度转换系数为正电阻温度转换系数，即工作环 境温度上升会使得RC振荡模块的振荡频率下降。同理，若使用温度转换 系数为负电阻温度转换系数的电阻，则可比照本实施例做转换，只是环 境温度上升会使得RC振荡模块的振荡频率上升。图2为本发明一种自动检测温度电路结构20的实施例示意图。如图 2所示，第一振荡模块21，其可为晶体震荡器，用于产生第一频率CLK1。 且由于晶体振荡器所振荡出的频率具有高精确性且不受电压及温度变化 影响的特性，因此该第一振荡模块21所输出的第一频率CLK1可作为计 数单元25的参考频率使用。稳压模块22，用于产生稳定电压并输出，以使各组件能在稳定电压 下操作。且由于该输出电压相当稳定，因此可消除如RC振荡模块中因电 压变化而使得振荡频率改变的因素。第二振荡模块23，其可为RC振荡模块。 一般情况下，由于RC振 荡模块输出的振荡频率同时受电压及温度变化影响而有所变动，因此需 利用所述稳压模块22以输出稳定电压至该第二振荡模块23，使得该第二 振荡模块23在稳定电压下操作，从而消除该第二振荡模块23振荡频率 因电压变化而改变的因素，进而使得该第二振荡模块23产生的第二频率 CLK2振荡频率仅受温度改变影响而变动。逻辑控制单元24，用于接收第二频率CLK2，当第二频率CLK2开 始振荡时，逻辑控制单元24即输出第二控制信号Ctrl2至计数单元25使 其致能；而当第二频率CLK2输出的单位振荡周期结束时，逻辑控制单 元24将会再次输出第二控制信号Ctrl2至计数单元25使其禁能。又当逻
辑控制单元24接收由转换模块26输出的第一控制信号Ctr11时，逻辑控 制单元24将会输出第三控制信号Ctrl3至计数单元25。计数单元25，用于接收第一频率CLK1、第二控制信号Ctr12、及第 三控制信号Ctr13。由于第一频率CLK1的振荡频率具有高精确性且不受 电压及温度变化影响的特性，再加上第一频率CLK1的振荡频率高于第 二频率CLK2的振荡频率，因此第一频率CLK1适合用作计数单元25的 参考频率。当计数单元25接收使其致能的第二控制信号Ctrl2时，计数单元25 开始以第一频率CLK1作为参考频率计数第二频率CLK2。而当计数单元 25接收使其禁能的第二控制信号Ctrl2时，计数单元25将停止计数，并 得到一个温度计数值且将该温度计数值输出至转换模块26。当温度计数 值经由转换模块26作用后，转换模块26将会输出第一控制信号Ctrll至 逻辑控制单元24，使得逻辑控制单元24输出第三控制信号Ctd3至计数 单元25，使其清除方才计数的温度计数值以归零。当第二频率CLK2再 次开始一个单位振荡周期时，计数单元25又会再次接收到使其致能的第 二控制信号Ctrl2而重新开始计数第二频率CLK2，如此不断循环计数第 二频率CLK2。当计数单元25计数的温度计数值增加时，表示计数单元25有较多 的时间进行计数；由于时间与频率成反比关系，也就表示第二频率CLK2 的振荡频率降低；又由第(1)式及第(2)式可知振荡频率与温度成反 比关系，因此可推导得知工作环境温度的上升。相反地，当温度计数值 减少时，表示计数单元25只有较少的时间进行计数，也就表示第二频率 CLK2的振荡频率提高，推导得知工作环境温度的下降。转换模块26，其可为微控制单元，用于接收计数单元25计数的温度 计数值，并利用温度计数值范围对照表将该温度计数值转换成相对应的 温度值后输出，之后转换模块26将输出第一控制信号Ctrll至逻辑控制 单元24使其输出第三控制信号至计数单元25。因此需要预先建立温度计数值范围对照表，其建立方式如下预先 推算理想的温度计数值；因电阻值受温度影响而变动的缘故，使得温度 计数值可能产生飘移，并且因为材料组件不同可导致温度计数值误差的
范围有所不同，因此需推测设定温度每上升厂F降rc将造成第二振荡模块23的振荡频率产生降低/提高的适当温度计数值误差范围。图3为本发明自动检测温度电路结构20中转换模块26的工作流程 图。如图3所示，转换模块26用于执行下列步骤存储温度计数值范围 对照表S10;读取温度计数值并与该温度计数值范围对照表进行对比 S20;以及输出温度值S30，其为温度计数值与温度计数值范围对照表对 比后的结果。图4为本发明自动检测温度电路结构20中温度计数值范围与温度值 对应图。温度计数值范围对照表的建立方式举例说明如下如图4所示， 若假设在室温25'C下，第一振荡模块21与第二振荡模块23的振荡频率 分别为40KHz/ lKHz，表示在理想状态下每次输出温度的理想计数值应 为28H，其中H所代表的是十六进制(Hexadecimal Notation)。并推测 设定温度每上升/下降rC会造成第二振荡模块23的振荡频率产生降低/ 提高10%的误差。因此，以理想的温度计数值28H为中心点，向外拓展各5% (02H) 形成一个区间范围，这样可判断当温度计数值落在26H 2AH之间时，对 应的温度值为25i:。同理，可以用相同的方式推导出其它温度值下的温 度计数值区间，比如当温度计数值范围在2BH 2FH时，所对应的温度值 为24。C。如此，可建立一个完整的温度计数值范围对照表。图5为本发明自动检测温度电路结构20中频率与温度计数值对应 图。如图5所示，计数单元25利用第一振荡模块21输出的第一频率CLK1 作为参考频率，计数第二频率CLK2的温度计数值分别为27H、 1DH、 及2DH。再将计数单元25输出的温度计数值输入转换模块26中，经由 转换模块26作用，将计数出的温度计数值分别与温度计数值范围对照表 进行对比。由图4所示的温度计数值范围对照表可知，当输出的温度计 数值为27H时，经由转换模块26作用后输出的相对应温度值为25°C; 同理，当输出的温度计数值为1DH时，经由转换模块26作用后输出的 温度值为27"C;当输出的温度计数值为2DH时，经由转换模块26作用 后输出的温度值为24°C。如此，可利用本发明上述实施例之一种自动检 测温度的电路结构测量工作环境温度。 需要声明的是，上述各实施例仅用于说明本发明特点，其目的在于 使本领域技术人员能够理解本发明内容并据以实施，而并非用于限定本 发明专利保护范围。因此，任何未脱离本发明所揭示精神而进行的等效 润饰或修改，均涵盖在所附权利要求书界定的范围之内。
权利要求
1. 一种自动检测温度的电路结构，其特征在于，包括第一振荡模块，用于产生第一频率；稳压模块，用于产生稳定电压；第二振荡模块，在该稳定电压操作下产生第二频率；逻辑控制单元，接收该第二频率及第一控制信号并输出第二控制信号及第三控制信号；计数单元，接收该第一频率及该第二控制信号用于产生温度计数值，又接收该第三控制信号用于使该温度计数值归零；以及转换模块，用于接收该温度计数值并转换输出与该温度计数值相对应的温度数值，并又输出该第一控制信号。
2、 如权利要求1所述的电路结构，其特征在于，所述第一振荡模块 为晶体震荡器。
3、 如权利要求1所述的电路结构，其特征在于，所述第二振荡模块 为RC振荡模块。
4、 如权利要求1所述的电路结构 用于使所述逻辑控制单元输出所述第三；
5、 如权利要求1所述的电路结构， 用于使所述计数单元开始或停止计数。
6、 如权利要求1所述的电路结构， 控制单元。
7、 如权利要求1所述的电路结构， 执行下列步骤存储温度计数值范围对照表；读取所述温度计数值并与该温度计数值范围对照表进行对比；以及 输出温度数值，其为该温度计数值与该温度计数值范围对照表对比 后的结果。其特征在于:控制信号。 其特征在于所述第一控制信号所述第二控制信号其特征在于，所述转换模块为微其特征在于，所述转换模块用于
全文摘要
本发明公开一种自动检测温度的电路结构，其包括第一振荡模块，稳压模块，第二振荡模块，逻辑控制单元，计数单元，以及转换模块；其中所述稳压模块使所述第二振荡模块在稳定电压操作下，从而让该第二振荡模块产生不受电压变化影响但随温度变化而改变的第二频率；同时，所述第一振荡模块产生精确且可作为参考频率的第一频率；再将该第一频率及第二频率输入所述计数单元中，并利用该计数单元计算该第二频率的温度计数值；然后将该温度计数值输入所述转换模块中，并输出与温度计数值范围对照表对比后的温度值。通过本发明自动检测温度的电路结构可测量工作的环境温度，并以所测得结果为依据提供系统进行工作环境温度改变的参考。
文档编号G01K7/16GK101210848SQ20061017230
公开日2008年7月2日 申请日期2006年12月30日 优先权日2006年12月30日
发明者余国成, 林山贺 申请人:盛群半导体股份有限公司