一种低成本的数字温度计的制作方法

一种低成本的数字温度计，属于温度测量技术领域。

背景技术：

目前，在中低温测温领域，主要应用仪表有如下几种：水银温度计、双金属温度计等指针式仪表以及数字型温度仪表。其中水银温度计由于其使用的水银极其不环保而已经被逐渐淘汰；双金属温度计等指针式仪表具有精度低、稳定性差、读数不方便等缺点；数字型温度仪表的基本原理是：利用温度传感器（Pt100或热敏电阻等元件）的电阻阻值对温度变化的特点，设置相应的转换电路，将温度传感器阻值进行转换、处理，并以显示屏对温度进行显示，同时可以设置相应的变送输出电路将温度值进行远传（温度变送器）。因此数字型温度仪表以其测量精度高，并且能够实现远传的优点在各个领域的应用越来越广。

由上所述，在现有技术中数字型温度仪表所采用的温度传感器一般为Pt100或热敏电阻模拟元件，因此一般情况下在电路中需要单独设置恒流源或恒压源为温度传感器进行供电，并且需要设置放大电路将温度传感器的输出信号进行放大，并且由于温度传感器输出的为模拟电信号，同时还需要设置模数转换电路将模拟电信号转换为微处理器可识别的数字信号，因此现有技术中数字型温度仪表的电路结构以及信号处理过程较为复杂，在一定程度上增加了电路硬件成本，因此在一些对温度精度降低的应用场合造成了资源的浪费。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种采用数字温度传感器作为感温元件，因此可以输出中央处理模块直接使用的数字信号，大大省略了电路结构同时降低了产品成本的低成本的数字温度计。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该低成本的数字温度计，包括外壳以及设置在外壳中的控制电路，控制电路包括感温模块、中央处理模块以及显示模块，其特征在于：所述的感温模块中的感温元件为数字温度传感器，感温模块的信号输出端直接与所述的中央处理模块的信号输入端相连，中央处理模块的信号输出端与液晶显示模块相连，还设置有为感温模块、中央处理模块以及显示模块进行供电的电源模块，电源模块输出的供电电源信号为间歇式输出；还设置有零度校准模块，零度校准模块的信号输出端与所述的中央处理模块的信号输入端相连，所述的供电电源同时为零度校准模块进行供电。

优选的，所述的电源模块包括电池以及稳压模块，电池连接稳压模块的电源输入端形成稳压模块供电回路，稳压模块的电源输出端分别与感温模块、中央处理模块以及显示模块以及零度校准模块相连；在稳压模块供电回路中还设置有实现其间歇式接通的触摸按键控制模块。

优选的，所述的触摸按键控制模块包括型号为ST02D的集成芯片U3、触摸按键K1、电阻R3~R5以及三极管Q1，电池的正极分别连接集成芯片U3的VDD引脚、电阻R4的一端以及三极管Q1的发射极，电池的负极连接地，电容C1的一端连接地，另一端连接电阻R3的一端以及触摸按键K1，电阻R3的另一端连接集成芯片U3的CIN1引脚，集成芯片U3的GND引脚连接地；电阻R4的另一端连接集成芯片U3的OUT1引脚以及R5的一端，电阻R5的另一端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极连接集成芯片U4的供电电源输入引脚。

优选的，在所述的感温模块中，数字温度传感器采用型号为TMP275的集成芯片U2，集成芯片U2的VDD引脚连接所述的供电电源信号，集成芯片U2的A0引脚、A1引脚、A2引脚以及GND引脚短连接后连接地，集成芯片U2的SDA引脚和SCL引脚分别连接中央处理模块不同的信号输入端口，并分别通过各自的上拉电阻连接所述的供电电源信号。

优选的，所述的零度校准模块包括电阻R6~R7以及按键S1，电阻R6的一端连接中央处理模块的输出引脚以及按键S1的一端，电阻R6的另一端连接供电电源信号，按键S1的另一端连接电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接地。

优选的，所述的中央处理模块采用型号为PIC18F2XK20的集成芯片U1。

与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果是：

1、在本低成本的数字温度计中，由于采用了数字温度传感器作为感温元件，因此数字温度传感器的输出端输出的是中央处理模块可直连接使用的数字信号，因此相比较现有技术中使用模拟元件制成的数字温度计，在不影响测量精度的前提下，省略了需要与感温元件配合的恒流源或恒压源以及需要对感温元件的输出信号进行放大和模数转换的放大电路以及模数转换电路，因此大大降低了电路设计成本以及材料成本。

2、通过在电池与稳压模块的供电回路之间设置触摸按键控制模块，可以实现对稳压模块的间歇式供电，从而保证了本低成本的数字温度计中的控制电路无需一直处于工作状态下，大大提高了续航能力。

3、在触摸按键控制模块采用触摸按键作为触发开关，克服了传统的机械式按键的接触不良、容易损坏等缺点。

4、采用液晶显示，读数方便直观。

附图说明

图1为低成本的数字温度计控制电路原理方框图。

图2为低成本的数字温度计控制电路原理图。

具体实施方式

图1~2是本实用新型的最佳实施例，下面结合附图1~2对本实用新型做进一步说明。

一种低成本的数字温度计，包括外壳以及设置在外壳中的控制电路，在如图1所示的控制电路原理方框图中，黑色箭头表示控制电路的供电信号流向，白色箭头表示控制信号流向。控制电路包括中央处理模块、数字感温模块、零度校准模块、液晶显示模块以及由稳压模块、触摸按键控制模块以及电池组成的供电电源。

稳压模块同时为数字感温模块、零度校准模块、中央处理模块以及液晶显示模块进行供电，触摸按键控制模块串联在电池与稳压模块之间的供电回路中，通过触摸按键控制模块实现电池对稳压模块的供电。数字感温模块输出的数字信号与中央处理模块的信号输入端相连，中央处理模块的信号输出端与液晶显示模块的信号输入端相连，零度校准模块的输入端同时与中央处理模块的信号输入端相连。

在本低成本的数字温度计中，由于采用了数字温度传感器作为感温元件，因此数字温度传感器的输出端输出的是中央处理模块可直连接使用的数字信号，因此相比较现有技术中使用模拟元件（如Pt100）制成的数字温度计，在不影响测量精度的前提下，省略了需要与感温元件配合的恒流源（或恒压源）以及需要对感温元件的输出信号进行放大和模数转换的放大电路以及模数转换电路，因此大大降低了电路设计成本以及材料成本。在实际应用中，可采用任意型号的数字温度传感器作为感温元件，在本低成本的数字温度计中，以型号为TMP275的数字温度传感器为例进行进一步说明。

在如图2所示的低成本的数字温度计电路原理图中，电池E1的正极分别连接集成芯片U3的VDD引脚、电阻R4的一端以及三极管Q1的发射极，电池E1的负极连接地，电容C1的一端连接地，另一端连接电阻R3的一端以及触摸按键K1，电阻R3的另一端连接集成芯片U3的CIN1引脚，集成芯片U3的GND引脚连接地。电阻R4的另一端连接集成芯片U3的OUT1引脚以及R5的一端，电阻R5的另一端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极连接集成芯片U4的VIN引脚，集成芯片U4的VOUT引脚的输出电压为供电电源VCC，集成芯片U4的GND引脚连接地。

集成芯片U2的VDD引脚连接供电电源VCC，集成芯片U2的A0引脚、A1引脚、A2引脚以及GND引脚短连接后连接地，集成芯片U2的SDA引脚连接集成芯片U1的2脚同时通过R1连接供电电源VCC，集成芯片U2的SCL引脚连接U1的3脚同时通过R2连接供电电源VCC，集成芯片U1的20脚连接供电电源VCC，集成芯片U1的8脚、19脚连接地，电阻R6的一端连接集成芯片U1的25脚、按键S1的一端，电阻R6的另一端连接供电电源VCC，按键S1的另一端连接电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接地，显示模块U5的DI引脚连接集成芯片U1的16脚，显示模块U5的CLK引脚连接集成芯片U1的15脚，显示模块U5的VDD引脚连接供电电源VCC，显示模块U5的GND引脚连接地。

上述的集成芯片U3的型号为ST02D，集成芯片U3、触摸按键K1、电容C1、电阻R3~R5以及三极管Q1组成上述的触摸按键控制模块；型号为MCP1700的集成芯片U4为上述的稳压模块。型号为TMP275的集成芯片U2以及电阻R1~R2组成上述的数字感温模块。型号为PIC18F2XK20的集成芯片U1为上述的中央处理模块。电阻R6~R7以及按键S1组成上述的零度校准模块。型号为SMS0403A2的显示模块U5为上述的液晶显示模块。

具体工作过程及工作原理如下：

电池E1通过触摸按键控制模块给稳压芯片U4提供输入电压；稳压芯片U4的输出电压（供电电源VCC）分别连接集成芯片U2、集成芯片U1以及显示模块U5的供电输入引脚。当测量温度发生变化时，集成芯片U2将温度信号以数字信号的形式输入到集成芯片U1，集成芯片U1连接显示模块U5，并将处理完的数据送去显示模块U5进行显示。零度校准模块将是否需要零度校准的信号输入到集成芯片U1，若需要校准，则集成芯片U1根据采集到的数据进行零度校准，否则，显示实时数据。

集成芯片U2（数字温度传感器TMP275）的A2、A1、A0是它的地址引脚，工作时将它们同时接地，串行数据线SDA、串行时钟线SCL分别通过一个上拉电阻（电阻R1、电阻R2）连接供电电源VCC，集成芯片U2将采集的温度转换为16位的二进制数，并通过串行总线SCL、SDA输入到集成芯片U1。集成芯片U2（数字温度传感器TMP275）输出的数字量直接输入到集成芯片U1后只需简单地运算即可得到测量温度值，使用非常简单方便。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。