专利名称：一种微型温度测量记录仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种温度测量仪器，更具体地说，是涉及一种低 功耗的微型温度测量记录仪。
背景技术：
众所周知，对温度的自动测量与记录具有实际而广泛的用途，例如， 在疾病的治疗过程中，经常需要观察用药前后病人的体温随时间变化的 情况。临床一般都采用水银或电子温度计，隔一段时间测量一次病人的 体温并用手工记录测量结果。这种传统方式给病人带来了很多不便，如 会影响病人的睡眠，同时也加大了医护人员的护理工作量。更为欠缺的 是，由于测量间隔不够短，在病人体温变化率较高的情况下，容易造成 处置过当或不足，达不到最理想的疾病控制与治疗效果。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型要解决的技术问题是提供一种用途广 泛的低功耗微型温度测量记录仪，其能够做到按一定的时间间隔自动对 温度进行釆样和存储，同时可通过计算机进行有关参数的设定以及对记 录的温度数据进行读取和处理。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种如下所述的低功耗微
型温度测量记录^(义，它包括纳瓦级单片^L、热每文电阻、E2PROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory,电可擦可编 程只读存储器)、获取当前时间的实时时钟，其中，纳瓦级单片机一方 面通过I2C (Inter - Integrated Circuit)总线分别与实时时钟和E2PROM 相连接，另一方面通过其内部的A/D转换器模拟输入端与热敏电阻相连 接。所述纳瓦级单片机与3V电压的电池电连接。按照本实用新型的 一 个优选方案，所述纳瓦级单片机内部集成了
程序存储器、数据存储器、定时/计数器、A/D转换器、并行/串行接口。 按照本实用新型的另 一个优选方案，所述纳瓦级单片机可选用
ATTINY24型单片机。
按照本实用新型的又一个优选方案，所述纳瓦级单片机外部连接有
区别温度偏高或偏低的双色指示灯。
与现有技术相比，本实用新型在以下方面取得很大进步
1. 本实用新型可按一定的时间间隔自动对温度进行采样和存储，并 且可通过计算机设定有关参数以及对记录进行读取和处理。
2. 该仪器性能稳定，体积小巧，而且成本低廉，耗电甚微，可广泛 应用于体温监测、大气海洋监测、生产环境监控等众多与温度参量相关 的领域。
图1是根据本实用新型的一个优选实施例的低功耗微型温度测量 记录仪的系统构成图2是图1所示温度测量记录仪的电路原理图； 图3是图1所示温度测量记录仪的内部程序执行的流程图； 图4是图1所示温度测量记录仪的数据存储结构的示意图；以及 图5是联机操作时数据传输帧的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和本实用新型的优选实施方式对本实用新型作 进一步详细的i兌明。
如图l所示，根据本实用新型的低功耗微型温度测量记录仪主要包 括纳瓦级单片机、热壽文电阻、E2PROM ( Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory,电可4察可编禾呈只读存4诸器)、用于 记录时间的实时时钟、PC通信接口，其中，纳瓦级单片才几一方面通过 I2C( Inter - Integrated Circuit)总线分别与实时时钟和E2PROM相连接，另一方面通过其内部的A/D转换器模拟输入端与热敏电阻相连接。纳瓦 级单片机由电池供电，其中电池的电压为3V。
作为本实用新型的核心器件，单片机的性能、价格对系统的技术指 标和总体成本有^f艮大影响。这里可选用具有较高性^阶比并且功率特性出 色的ATTINY24单片机，该单片机内部已集成了程序存储器、数据存储 器、定时/计数器、A/D转换器、并行/串行接口等组件，大大筒化了外 部电路结构。
本实用新型采用热敏电阻作为温度传感器。在内部程序的控制下， 以设定的时间间隔通过热敏电阻进行温度采样。同时通过实时时钟获取 当前时间，再将两者以数据记录的形式存入串行E^ROM。采用E2PROM 作为数据存储器，且E"PROM的容量不小于1Mbits。
PC通信接口用于联机操作，借助计算机设置当前时间、采样间隔、 上传模式(实时主动上传或受控上传，默认为受控上传)、报警阈值， 发送上传指令，对上传数据进行存储、分析和打印。在需要密切关注温 度变化的情况下(如对急症发热病人的监护)，可使记录仪与计算机保 持联机，并将测量间隔设为lmin，上传才莫式设为实时传输。
为缩小体积并降低成本，本实用新型本身不带数据显示，但可通过 纳瓦级单片机外部连接的双色指示灯大致了解温度所处范围(正常时熄 灭，偏高或偏4氐则每两秒闪烁一下，并且以红色和乡录色加以区别)。系 统从硬件和软件两方面保证超低功率消耗，脱机情况下即使lmin采样 一次，使用一节纽扣电池也可连续工作数年。另外，为减小整机尺寸， 元器件均采用微型贴片封装。整机体积(含外壳)不超过30mm (长)x 30mm (宽)x 10 mm(高)。
由图2可见，单片机U1的引脚13 (A/D转换器模拟输入端)连接 到高灵敏度热敏电阻RT与参考电阻R4的中点，单片机Ul的引脚7( I2C 数据线)、引脚9 (I2C时钟线)与实时时钟芯片U2以及大容量串行 E^ROM存储器U3的引脚5、引脚6对应相连。双色指示灯L1的阳极 通过限流电阻R5连接到电源正极，两个内部发光管的阴极分别连接到 单片机的引脚10和引脚11。 PC通信接口 Jl的引脚3接地，引脚l、 2分别连接到单片机的引脚8和引脚6上。图2中XI和X2分别是单片机 和实时时钟芯片所需的晶振元件。
单片机上电后即开始执行固化在其内部程序存储器中的程序代码， 程序执行时的流程图如图3所示。单片机在做完系统初始化工作后先进 入睡眠状态。如发生看门狗溢出、实时时钟芯片定时溢出、PC通信等事 件时，单片机被唤醒，随后进行相应的处理操作。如果温度超过限定值， 双色指示灯L1会每隔两秒闪烁；如果PC中断，就会进行串行收发，之 后又返回睡眠状态。
当采样时刻到来时，启动A/D转换器，通过测量热敏电阻RT与参 考电阻R4的分压值求出热敏电阻当前阻值，使用分段线性插值法求出 当前温度，再从实时时钟芯片内部寄存器读出当前时间， 一起存入 E^ROM的当前记录单元。记录指针具有自动加1和回转功能，以实现 循环存储。图4为数据记录的存储结构。
记录仪与PC机串行通信釆用"38400， N, 8, l"格式，波特率固定 为38400bps。图5为数据传输帧的结构。其中前导码用于单片机的唤醒 和收发同步，分界符标志一个帧的开始。设备ID用于区分不同的温度 记录仪(设备ID与采样间隔、上传模式、报警阈值都存放在单片机内 部E^ROM中)。帧类型表示帧的功能和传输方向，每个帧可携带0到 N个字节数据或设置参数，由数据长度域指明字节数。校验和用于提高 数据传输的可靠性。
采用本实用新型测量的结果，温度分辨率达到o.rc，精度达到
±1.5%，非联机状态下休眠电流小于2(iA。
以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来 限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等 同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。
权利要求1.一种微型温度测量记录仪，包括纳瓦级单片机、热敏电阻、E2PROM、获取当前时间的实时时钟，其特征在于，所述纳瓦级单片机一方面通过I2C总线分别与实时时钟和E2PROM相连接，另一方面通过其内部的A/D转换器模拟输入端与所述热敏电阻相连接，而且所述纳瓦级单片机与3V电压的电池电连接。
2. 如权利要求1所述的微型温度测量记录仪，其特征在于，所 述纳瓦级单片机的内部集成了程序存储器、数据存储器、定时/计数器、 A/D转换器和并行/串行接口 。
3. 如权利要求1所述的微型温度测量记录仪，其特征在于，所 述纳瓦级单片机为ATTINY24型单片机。
4. 如权利要求1所述的微型温度测量记录仪，其特征在于，所 述纳瓦级单片机的外部连接有区别温度偏高或偏低的双色指示灯。
专利摘要一种微型温度测量记录仪，包括纳瓦级单片机、热敏电阻、E<sup>2</sup>PROM、获取当前时间的实时时钟、纳瓦级单片机一方面通过I<sup>2</sup>C总线分别与实时时钟和E<sup>2</sup>PROM相连接，另一方面通过其内部的A/D转换器模拟输入端与所述热敏电阻相连接，而且纳瓦级单片机与3V电压的电池电连接。该单片机的内部集成了程序存储器、数据存储器、定时/计数器、A/D转换器和并行/串行接口。其外部连接有区别温度偏高或偏低的双色指示灯。该仪器性能稳定，温度分辨率达到0.1℃，精度达到±1.5％，非联机状态下休眠电流小于2μA。
文档编号G01K7/24GK201352161SQ200920000100
公开日2009年11月25日 申请日期2009年1月6日 优先权日2009年1月6日
发明者石建国 申请人:电子科技大学中山学院