专利名称：双时钟温度自记仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于温度测量仪器，特别是要进行长期温度监测用的、自动定时记录被测温度的温度自记仪。
温度自记仪是一种靠电池供电的智能化微型测温仪器，它能定时自动记录被测温度，并将测量结果保存在其内部的存储器中，存储的结果通过微机进行读取。它不但能节省大量的人工监测时间，而且还可以用到目前人工无法监测的危险场合以及空间有限的场合。可广泛地应用于空调系统调试、供暖效果测试、制冷制热产品检验、温室冷库温度等各种需要测量温度变化过程的场合。由于温度自记仪是进行长期温度监测用的，所以如何省电则是此类技术的关键。另外，存储在温度自记仪内部的测量结果是通过微机读取的，因而通讯速率和通讯可靠性也是相当重要的。目前，现有技术中的温度自记仪为了降低功耗、节省电源，均采用单时钟系统低速时钟。而采用低速时钟系统的缺点是，温度自记仪只有一种或两种工作模式，一旦开始工作，控制系统CPU和大多数元件都在运行，实际上也浪费了不少电源。另外，即使是微处理器中有硬件串行通讯口UART也无法使用，只能使用软件UART进行通讯。软件UART使读取存储器的数据与发送数据不能同时进行，而且在低速时钟下通讯波特率也不可能太高。这样，如果需要传送的数据量很大，则需要几分钟的时间，这对微机使用者来说是很费时的。
为了克服上述现有技术中存在的缺点，本实用新型的发明目的是提供一种既能有效节约电源，又能实现高速处理数据和与微机通讯的双时钟温度自记仪。
为了达到上述的发明的目的，本实用新型的技术方案以如下方式实现双时钟温度自记仪，它包括温度测头、放大器、转换电路、两个电源管理模块、存储器、RS232输入电路、RS232输出电路、RS232输出电源及微处理器。所述微处理器中含有转换器AD、CPU、接口I/O、外部中断口INT、与微机串行的硬件通讯口UART。其结构特点是，所述微处理器中还设有两个时钟及其控制电路，时钟控制电路可控制所设低速时钟和高速时钟振荡。所述温度测头感受温度后，经转换电路转换成电压，再经放大器对电压进行幅度放大，然后进入到转换器AD中进行AD变换，变换的结果输入存储器中。转换电路和放大器是由受微处理器控制的电源管理模块间歇供电。存储器由受微处理器控制的另一电源管理模块间歇供电。微处理器、两个电源管理模块及RS232输入电路由电池供电。RS232输入电路与微处理器的外部中断器INT和通讯口UART相接，微处理器的通讯口UART又与RS232输出电路相接，RS232输出电路由RS232输出电源供电并与所设与微机连接的插接器的RX端相接，插接器的TX端与RS232输入电路和RS232输出电源相接，插接器的CTS端与RTS端均与RS232输出电源相接。
由于本实用新型的温度自记仪是具有两个时钟的双时钟系统，它可在处理数据和与微机通讯时使用高速时钟，使通讯速率大大提高。而在大多数情况下使用低速时钟，甚至使各时钟停止振荡，使整个系统的功耗最低。这样就很好地解决了通讯速率与功耗之间的矛盾。另外，与微机通讯时既可以使用硬件串行通讯口UART，也可以使用软件UART。因为此时使用的是高速时钟，使用软件串口时通讯速率也很快。再有，本实用新型的温度自记仪输出数据时，取微机和通讯线上电能作为输出电源，不但节省了电池的能量，而且保证3V左右的电池能可靠通讯。同现有技术相比，本实用新型不仅减少了电池的能量消耗，提高了通讯速率。而且还提高了通讯的可靠性。有广泛推广使用的价值及广阔的市场前景。
以下结合附图和具体的实施方式对本实用新型做进一步描述。
图1是本实用新型的工作原理图；图2是本实用新型的具体实施电路连接图。
参看图1，双时钟温度自记仪包括温度测头1、放大器2、转换电路3、电源管理模块4和5、存储器6、RS232输入电路7、RS232输出电路8、RS232输出电源9和微处理器10。所述微处理器10中含有转换器AD、CPU、接口I/O、外部中断口INT及与微处理串行硬件通讯口UART。另外，微处理器10中还设有两个时钟控制电路。时钟控制电路可控制所设低速时钟12和高速时钟13振荡。温度测头1感受温度后，经转换电路3转换成电压，再经入大器2对电压进行幅度放大，然后进入到转换器AD中进行AD变换，变换的结果输入存储器6中。转换电路3和放大器2是由受微处理器10控制的电源管理模块4间歇供电。存储器6由受微处理器10控制的电源管理模块5间歇供电。微处理器10、电源管理模块4、电源管理模块5及RS232输入电路7由电池11供电。RS232输入电路7与微处理器10的外部中断口INT和通讯口UART相接，微处理器10的通讯口UART又与RS232输出电路8相接，RS232输出电路8由RS232输出电源9供电并与所设插接器14的RX端相接，插接器14的TX端与RS232输入电路7和RS232输出电源9相接，插接器14的CTS端与RTS端均与RS232输出电源9相接。
参看图2，图2是本实用新型具体实施电路连接图。在所用微处理MCU中含有转换器AD、CPU及接口、外部中断口、与微机串行的硬件通讯口及两个时钟控制电路。时钟控制电路可控制低速时钟振动器XA和高速时钟振动器XO振荡。所述的温度测头采用热敏电阻RT，它感受温度后经由电阻R2～R7组成的转换电路转换成电压，再经由放大器A1和电阻R8组成的放大电路对电压幅度放大，然后接入到微处理器MCU中的转换器中进行AD变换，变换的结果输入存储器EEPROM中。回路中，上述的转换电路和放大电路由受微处理器MCU控制的由三级管T1和电阻R1组成的电源管理模块间歇供电。存储器EEPROM和电阻R15、电阻R16由受微处理器MCU控制的由三级管T4和电阻R17组成的电源管理模块间歇供电。而微处理器MCU和上述的两个电源管理模块及由三级管T3、二级管D5、电阻R13和电阻R14组成的输入电路由电池BATT供电。输入电路经三级管T3集电极接入微处理器MCU中。微处理器MCU的通讯口与由电阻R10、电阻R11、三级管T2、电阻R9、二级管D1和电解电容E1组成的输出电路相接。输出电路由稳压二级管Z1、电解电容E2、二级管D4、电阻R12、二级管D2和二级管D3组成的输出电源供电并与与微机连接的插接器S1的RX端相接。插接器S1的TX端和GND端分别与所述输入电路和输出电源相接，插接器S1的CTS端与RTS端均与输出电源相接。插接器S1与微机串行后可以得到15mA的5V左右的稳定电压。
本实用新型的温度自记仪在使用中，它可在处理数据和与微机通讯时使用高速时钟。而在其它情况使用低速时钟，每个时钟模式下又设定多种工作模式。开始工作后，温度自记仪的大部分工作是记时，此时温度自记仪进入WATCH工作模式，此时高速时钟停止振荡，低速时钟在振荡，除了记时分频器在运行外，其它外围设备及CPU均停止工作。如果系统的电压为3.6伏，那么此种工作模式下的工作电流小于5微安。如果两个测量点之间的时间间隔10秒钟以上，则WATCH模式所占的时间比例大于99％，也就是说，温度自记仪运行时有99％以上的时间工作电流小于5微安。当记时分频器产生中断或者从来自微机串行通讯口中断时，温度自记仪退出WATCH工作模式。在系统上电后或记满数据而结束测量后，温度自记仪进入STOP工作模式。此时两个时钟都停止振荡，整个系统的功耗最低，电流小于1微安。进入STOP工作模式后，如果想让温度自记仪投入运行，需要从微处理器的外部中断口INT输入中断信号来使温度自记仪唤醒，这是靠微机上的通讯信号来实现的。另外，本实用新型温度自记仪还有一种SLEEP工作模式，它是在两种时钟都存在，此时微处理器的CPU停止运行，而其它的资源都在运行，因而也可以节省一部分电能。例如，在温度自记仪等待输出数据或定时中断时进入此工作模式。如果有通讯口UART中断、定时中断或外部中断则退出此工作模式。
按照上述本实用新型的具体实施例，如果将微处理器10中的转换器AD改为是设在微处理器10外的独立芯片；将与微机串行的通讯口使用软件UART；存储器使用FLASH或其它型号；诸如一类的技术方案都属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种双时钟温度自记仪，它包括温度测头(1)、放大器(2)、转换电路(3)、电源管理模块(4，5)、存储器(6)、RS232输入电路(7)、RS232输出电路(8)、RS232输出电源(9)及微处理器(10)，所述微处理器(10)中含有转换器AD、CPU、接口I/O、外部中断口INT、与微机串行的硬件通讯口UART，其特征是所述微处理器(10)中还设有两个时钟及其控制电路，所述时钟控制电路可控制所设低速时钟(12)和高速时钟(13)振荡；所述温度测头(1)感受温度后，经转换电路(3)转换成电压，再经放大器(2)对电压进行幅度放大，然后进入到转换器AD中进行AD变换，变换的结果输入存储器(6)中；转换电路(3)和放大器(2)是由受微处理器(10)控制的电源管理模块(4)间歇供电，存储器(6)由受微处理器(10)控制的电源管理模块(5)间歇供电，微处理器(10)、电源管理模块(4)、电源管理模块(5)及RS232输入电路(7)由电池(11)供电；RS232输入电路(7)与微处理器(10)的外部中断口INT和通讯口UART相接，微处理器(10)的通讯口UART又与RS232输出电路(8)相接，RS232输出电路(8)由RS232输出电源(9)供电并与所设与微机连接的插接器(14)的RX端相接，插接器(14)的TX端与RS232输入电路(7)和RS232输出电源(9)相接，插接器(14)的CTS端与RTS端均与RS232输出电源(9)相接。
2.按照权利要求1所述的双时钟温度自记仪，其特征是所述转换器AD可以是设在微处理器(10)外的独立芯片。
3.按照权利要求1或2所述的双时钟温度自记仪，其特征是所述与微机串行的通讯口UART可以使用软件UART。
4.按照权利要求3所述的双时钟温度自记仪，其特征是所述存储器(6)的型号采用EEPROM或者FLASH。
专利摘要本实用新型公开了一种可长期温度监测用的、自动定时记录被测温度的双时钟温度自记仪。其结构特点是,在微处理器中除含有必要资源外,还设有两个时钟及其控制电路。采用两个电源管理模块向转换电路、放大器和存储器分别间歇供电。在运行中可采用不同的时钟和不同的工作模式,以达到省电和提高通讯速率的目的。同现有技术相比,本实用新型不仅减少了电池的能量消耗,提高了通讯速率,而且还保证了通讯的可靠性。
文档编号G01D9/00GK2397475SQ9924411
公开日2000年9月20日 申请日期1999年9月2日 优先权日1999年9月2日
发明者朱彦武, 江亿 申请人:清华同方股份有限公司