一种基于石英晶体温度传感器的多通道温度测量电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及溫度测量技术领域，具体为一种基于石英晶体溫度传感器的多通 道溫度测量电路。
【背景技术】
[0002] 现代社会中，溫度测量普遍而又重要，传统的溫度传感器有热敏电阻，销电阻，热 电偶等等，它们都是作为一种模拟式传感器，在数字化的今天需要进行ADC采样，会在一定 程度上降低精度，石英晶体谐振式传感器vibrating silicon crys1:al hansducer W石 英晶体谐振器作为敏感元件的谐振式传感器。石英晶体谐振器是用石英晶体经过适当切割 后制成，当被测参量发生变化时，它的固有振动频率随之改变，用基于压电效应(见压电式 传感器)的激励和测量方法就可获得与被测参量成一定关系的频率信号。石英晶体谐振式 传感器的精度高，响应速度较快，常用于测量溫度和压力，有着高精度，高稳定性，高分辨率 的优点。而且其功耗小，体积小，适用于便携式和可穿戴式的应用。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型所解决的技术问题在于提供一种基于石英晶体溫度传感器的多通道 溫度测量电路，W解决上述【背景技术】中提出的问题。
[0004] 本实用新型所解决的技术问题采用W下技术方案来实现:一种基于石英晶体溫度 传感器的多通道溫度测量电路，包括:石英晶体溫度传感器电路、MCU数据处理电路，MCU数 据处理电路通讯连接多个石英晶体溫度传感器电路，多个石英晶体溫度传感器电路和一个 MCU数据处理电路通过屏蔽线构成星形接法连接，每个石英晶体溫度传感器电路附着于待 测处，MCU数据处理电路接收并处理多个石英晶体溫度传感器电路的信息，处理之后的数据 通过蓝牙和上位机通信，上位机根据多处的溫度测量形成溫度场模型并显示在上位机中。
[0005] 进一步地，所述石英晶体溫度传感器电路包括皮尔斯晶体振荡器电路、485电平发 送电路;MCU数据处理电路包括485电平接收电路、多选一电路、同相缓冲电路、高精度TCX0 时钟电路、等精度频率测量电路、蓝牙通信电路、电池电量指示电路，485电平接收电路的输 出连接到多选一电路，多选一电路的输出连接到同相缓冲电路，同相缓冲电路的输出连接 到等精度频率测量电路，高精度TCX0时钟电路也连接到等精度频率测量电路，蓝牙通信电 路和电池电量指示电路连接至主控MCU。
[0006] 进一步地，所述皮尔斯晶体振荡器电路由内部集成反相器的忍片U1，电阻R1、R2、 R3、R4,电容(：1、〔3、〔4、05组成，电阻1?1、1?2、1?、1?4共同构成偏置电阻，使得反相器工作在高 增益放大状态，石英晶体与电容C3，C4构成31型网络形式的带通滤波器。
[0007] 进一步地，所述485电平发送电路由内部带有485电平转换功能的忍片U1完成，石 英晶体溫度传感器采用特殊切割工艺制作，晶体的振荡频率对溫度敏感，而且在一定范围 内呈现高精度的线性关系，利用该关系进行溫度测量。485电平发送电路主要进行振荡波形 的传输，振荡信号通过屏蔽双绞线传送至MCU数据处理电路。整个系统有多个石英晶体溫度 传感器电路，用W测量多处的溫度。所述U1的型号是LTC1480,所述电容C1、C3、C4、C5需采用 溫度性能稳定的NK)电容。
[0008] 进一步地，所述的每个485电平接收电路和每个石英晶体溫度传感器电路相对应， 用来将接收的振荡信号的485电平转为TTL电平，采用时分复用的原则，利用多选一模拟开 关U2选择多路信号中的一路，模拟开关的地址位连接到MCU的端口，多选一电路的输出连接 到同相缓冲电路，所述485电平接收电路采用的是低功耗忍片LTC1480,多选一模拟开关U2 的型号是74肥4051，所述MCU忍片U7的型号是低功耗系列的忍片STM32L151C8T6,该MCU内部 集成32M主频，多个定时计数器，12位ADC，串行通信接口，而且基于低功耗架构，适合可穿戴 和便携式的应用。
[0009] 进一步地，所述高精度TCX0时钟电路由高精度溫补晶振振荡器U9、反相器式放大 器和时钟分频器U8构成，为了使谐波成分少，市场上大多数高精度TCX0输出的是削峰正弦 波，而系统需求的是CMOS电平时钟波形，通过反相器式放大器的整形作用输出符合要求的 CMOS电平时钟波形，C7为隔直电容，R7为偏置电阻，然后经过二进制计数器忍片U8分频，U8 第12脚输出TCX0的二分频频率，该频率作为MCU忍片U7的外部时钟信号，U8第9脚输出TCX0 的八分频频率，该频率作为等精度测频的标准信号，所述高精度溫补振荡器U9的型号是 DSB535SG-10M，所述二进制计数器忍片U8的型号是高速CMOS系列的74肥4024。
[0010] 进一步地，所述等精度频率现慢电路包括同步Π 控电路、计数Π 1和计数化，预闽 口信号由MCU的GPI02发出，同步口控电路利用D触发器忍片U4的同步作用将预闽口信号变 换成与待测信号同步的同步闽口信号，MCU的GPI01端口连接至D触发器的清零端，同相缓冲 电路输出的待测信号连接到计数口 1，高精度TCX0时钟电路的八分频输出作为标准信号连 接到计数口2,计数Π 1和计数口2的输出连接至IjMCU的定时计数器端口，待测信号与标准信 号在同步闽口信号的控制下计数。并在同步闽口信号关闭时停止计数，MCU读取计数器的数 值，并进行数据处理，所述D触发器忍片U4带有清零端，每次测量前MCU发出信号将其清零处 理，所述D触发器忍片U4的型号是SN7化VC1G74。
[0011] 进一步地，所述电池电量指示电路利用裡电池工作的电压曲线来分析出系统电池 的容量，裡电池的电压曲线由生产商给出，裡电池电压Vbat经过电阻R11，R12的分压，连接 到运放的输入，C8起到滤波作用，运放作为跟随器模式连接到MCU的ADC采样端口，利用12位 ADC进行高精度电压检测，根据裡电池在工作状下的电压曲线模拟得出电池容量，且有5个 发光二极管01、02、03、04、05连接在]\〇]的5个端口上，用^指示电量，电阻1?5、1?6、1?8、1?9、尺10 用作限流电阻。
[0012] 进一步地，所述蓝牙通信电路用W和上位机通信，将数据上传到上位机中并显示 出来，室内环境下，通信性能稳定而且功耗低，所述蓝牙通信电路采用的电路型号是HC-08。
[0013] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
[0014] (1)本实用新型适合可穿戴式和便携式的应用，所用的石英晶体溫度传感器体积 小，功耗小，稳定性优，主控忍片采用STM3化151C8T6，属于低功耗系列单片机，所用蓝牙电 路肥-08也是基于低功耗的设计。
[0015] (2)测溫精度高，石英晶体溫度传感器属于数字式器件，抗干扰能力强，而且不必 进行ADC采样，等精度测频的标准信号和MCU的时钟信号采用高精度TCX0生成，485通信方式 最大限度的降低了传输途中的信号崎变。
[0016] (3)本实用新型可W测量多处的溫度，多处的溫度信息汇集后，能够形成溫度场， 比起单一的溫度测量信息量更多。
【附图说明】
[0017] 图1为本实用新型的结构原理图。
[0018] 图2为本实用新型的石英晶体溫度传感器电路的电路原理图。
[0019] 图3为本实用新型的MCU数据处理电路的电路原理图。
【具体实施方式】
[0020] 为了使本实用新型的实现技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下 面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
[0021] 实施例1
[0022] 如图1~3所示，一种基于石英晶体溫度传感器的多通道溫度测量电路，包括:石英 晶体溫度传感器电路、MCU数据处理电路，MCU数据处理电路通讯连接多个石英晶体溫度传 感器电路，多个石英晶体溫度传感器电路和一个MCU数据处理电路通过屏蔽线构成星形接 法连接，每个石英晶体溫度传感器电路附着于待测处，MCU数据处理电路接收并处理多个石 英晶体溫度传感器电路的信息，处理之后的数据通过蓝牙和上位机通信，上位机根据多处 的溫度测量形成溫度场模型并显示在上位机中。所述石英晶体溫度传感器电路包括皮尔斯 晶体振荡器电路、485电平发送电路;MCU数据处理电路包括485电平接收电路、多选一电路、 同相缓冲电路、高精度TCX0时钟电路、等精度频率测量电路、蓝牙通信电路、电池电量指示 电路，485电平接收电路的输出连接到多选一电路，多选一电路的输出连接到同相缓冲电 路，同相缓冲电路的输出连接到等精度频率测量电路，高精度TCX0时钟电路也连接到等精 度频率测量电路，蓝牙通信电路和电池电量指示电路连接至主控MCU。
[0023] 实施例2
[0024] -种基于石英晶体溫度传感器的多通道溫度测量电路，包括:石英晶体溫度传感 器电路、MCU数据处理电路，MCU数据处理电路通讯连接多个石英晶体溫度传感器电路，多个 石英晶体溫度传感器电路和一个MCU数据处理电路通过屏蔽线构成星形接法连接，每个石 英晶体溫度传感器电路附着于待测处，MCU数据处理电路接收并处理多个石英晶体溫度传 感器电路的信息，处理之后的数据通过蓝牙和上位机通信，上位机根据多处的溫度测量形 成溫度场模型并显示在上位机中。所述石英晶体溫度传感器电路包括皮尔斯晶体振荡器电 路、485电平发送电路;MCU数据处理电路包括485电平接收电路、多选一电路、同相缓冲电 路、高精度TCX0时钟电路、等精度频率测量电路、蓝牙通信电路、电池电量指示电路，485电 平接收电路的输出连接到多选一电路，多选一电路的输出连接到同相缓冲电路，同相缓冲 电路的输出连接到等精度频率测量电路，高精度TCX0时钟电路也连接到等精度频率测量电 路，蓝牙通信电路和电池电量指示电路连接至主控MCU。
[0025] 具体的，所述皮尔斯晶体振荡器电路由内部集成反相器的忍片U1，电阻R1、R2、R3、 R4,电容(：1^3、〔4、05组成，电阻1?1、1?2、1?3、1?4共同构成偏置电阻，使得反相器工作在高增益 放大状态，石英晶体与电容C3，C4构成31型网络形式的带通滤波器。
[0026] 具体的，所述485电平发送电路由内部带有485电平转换功能的忍片U1完成，石英 晶体溫度传感器采用特殊切割工艺制作，晶体的振荡频率对溫度敏感，而且在一定范围内 呈现高精度的线性关系，利用该关系进行溫度测量。485电平发送电路主要进行振荡波形的 传输，振荡信号通过屏蔽双绞线传送至MCU数据处理电路。整个系统有多个石英晶体溫度传 感器电路，用W测量多处的溫度。所述U1的型号是LTC1480,所述电容(：1^3