专利名称：一种数字控制热水器测温的方法及测温装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种温度测量的方法及测温装置，尤其是将热敏电阻置于专门采用的电路内测量温度的方法及测温装置。
背景技术：
数字控制热水器等温度变化过程较慢的场合使用的低成本单片微处理器控制设备，现有的测温装置采用热敏电阻作为传感器，其输出的模拟电压经单片微处理器的A/D转换器变换为数字量，单片微处理器再根据该数字量与温度的对应关系对热水器进行相应的控制。这些设备由于必须使用价格较高的带有A/D转换器的单片微处理器，价格较高，在市场销售中受到限制。

发明内容
本发明旨在提供一种能适合数字控制热水器使用的，不使用A/D转换器而只需要普通微处理器的测温方法。
本发明的又一目的是提供一种能采用上述方法的廉价的数字控制热水器测温装置。
本发明的第一个目的是通过以下方案实现的数字控制热水器测温的方法，由微处理器将热敏电阻感应的温度信息变换为数字化的温度数据，其特征是所述的热敏电阻串接在一个RC多谐振荡器的振荡电阻位置上，所述RC多谐振荡器的输出与微处理器的一个中断接口连接；微处理器在定时时间中断的控制下对所述RC多谐振荡器的输出脉冲进行计数得到数字化频率数据；微处理器再运用查表法将所述数字化频率数据变换为数字化的温度数据，以进行相应的控制。
本发明的第二个目的是通过以下方案实现的数字控制热水器的测温装置，其特征是由两个非门相串联，其中第一非门的输入端连接第一电阻的一端；第一电阻的另一端连接做为振荡电阻的热敏电阻和振荡电容；热敏电阻的另一端连接两个非门相串接处；第二非门的输出端连接振荡电容的另一端和驱动放大器的输入端；驱动放大器及上述电路构成一个RC多谐振荡器，热敏电阻串接在该RC多谐振荡器的振荡电阻位置上；所述RC多谐振荡器的驱动放大器输出端与微处理器的一个中断接口连接；微处理器中运行的中断程序段，对所述RC多谐振荡器的输出脉冲进行计数得到数字化频率数据；进而运用查表法将所述数字化频率数据变换为数字化的温度数据。
其中所述的第一电阻的阻值远大于热敏电阻的阻值。
特别是为排除热敏电阻和振荡电容参数离散性和热稳定性的不良影响所述的热敏电阻的另一端与两个非门相串接处之间还串接有一个可变电阻。
为降低成本所述的驱动放大器为三极管共发射极直流反向放大器。
本发明数字控制热水器测温方法，只需要配备一个RC多谐振荡器(热敏电阻串接在它的振荡电阻位置上)，微处理器运用一个简单的中断处理程序段与一个定时时间中断处理程序段配合，对所述RC多谐振荡器的输出脉冲进行计数得到数字化频率数据；微处理器再运用查表法将所述数字化频率数据变换为数字化的温度数据，以进行相应的控制。故需要的硬件少而简单，软件也简单，特别是用查表法作数据变换，对热敏电阻的要求低，既可以使用线性热敏电阻，也可以使用非线性热敏电阻，适用性好；软、硬件简单故可靠性好。
本发明数字控制热水器测温装置，用两个非门、一只第一电阻、一只热敏电阻和一只振荡电容及一个驱动放大器组成一个RC多谐振荡器，充分利用微处理器的中断功能和简单的查表程序实现测温，元器件数量少，对热敏电阻的要求低，制造成本低，可靠性好。第一电阻的阻值远大于热敏电阻的阻值，使RC多谐振荡器易起振且振荡频率稳定。热敏电阻与两个非门相串接处之间还串接有一个可变电阻，可排除热敏电阻和振荡电容参数离散性和热稳定性的不良影响，有利于提高整机合格率和稳定性。驱动放大器采用三极管共发射极直流反向放大器，零件少，价格低。


下面结合附图和实施例对本发明，作进一步的说明。
图1是本发明数字控制热水器测温装置的电路结构图。
图2是采用本发明的一个数字控制热水器实施例的脉冲计数中断程序段流程图。
图3是图2实施例的定时计数中断程序段流程图。
图4是图2实施例的定时处理程序段流程图。
具体实施例方式
本发明的一个较佳实施方式的数字控制热水器测温装置电路结构请参见图1。双与非门(4011)芯片U2的两个与非门U2A和与非门U2B的每个与非门的输入端并接在一起构成两个非门。这两个非门相串联，其中第一非门U2A的输入端1、2脚连接第一电阻R12的一端；第一电阻R12的另一端连接做为振荡电阻的热敏电阻RT和振荡电容C3形成节点B；热敏电阻RT的另一端串接一个可变电阻R11后连接两个非门U2A、U2B相串接处3、5、6脚节点A；第二非门U2B的输出端4脚连接振荡电容C3的另一端和驱动放大器的输入端节点C。驱动放大器为三极管共发射极直流反向放大器，NPN型三极管Q6的发射极接地，基极接限流电阻R10，集电极作为输出端节点D连接微处理器MCU的中断输入端INT0并串接一个集电极电阻R9到正电源VDD。限流电阻R10的另一端是驱动放大器的输入端节点C。
上述电路构成一个RC多谐振荡器。其工作过程是1.第一非门U2A的输入端1、2脚起始为低电平；通电瞬间输出端节点A为高电平；第二非门U2B的输出端节点C为低电平；振荡电容C3的节点B端为低电平。
2.节点A通过热敏电阻RT向振荡电容C3的节点B端充电；当第一非门U2A的输入端1、2脚电平高于逻辑“1”电平时，输出端节点A为低电平；第二非门U2B的输出端节点C为高电平；由于振荡电容C3两端的电压不能突变，节点B端为高电平。
3.振荡电容C3通过热敏电阻RT向节点A充电，当节点A电平高于逻辑“1”电平时，第二非门U2B的输出端节点C为低电平；由于振荡电容C3两端的电压不能突变，节点B端为低电平。
4.节点A通过热敏电阻RT向振荡电容C3的节点B端充电，当节点A电平低于逻辑“0”最高电平时，第二非门U2B的输出端节点C为高电平；由于振荡电容C3两端的电压不能突变，节点B端为高电平。
5.转到步骤3。
这样一来经过三极管Q6反向整形后微处理器MCU的中断输入端INT0得到一系列脉冲。由于第一电阻R12的阻值远大于热敏电阻RT的阻值，第一非门U2A通常工作在放大区，第二非门U2B也在放大区左右摆动，故第一电阻R12只起起振和稳频作用，振荡频率由热敏电阻RT在不同温度的电阻值决定。微处理器MCU以固定的时间间隔统计这些脉冲的个数，即可得到数字化的振荡频率。每一个振荡频率值对应热敏电阻RT所处的一个温度状态，即一个温度值。可变电阻R11的作用是在批量生产中排除热敏电阻和振荡电容参数离散性和热稳定性的不良影响，适当调整可变电阻R11，使各台产品的振荡频率与温度值的对应关系一致。
基于上述数字控制热水器测温装置，本实施方式中在微处理器MCU使用没有A/D转换器的普通单片机，它没有定时功能，故另设置一个定时器对微处理器MCU提供定时脉冲中断信号，再用软件对定时脉冲进行计数，以便于调整测温和控制时间间隔。它的程序中预先存放一个振荡频率与温度值的对应转换表，并设置一个定时单元BASE和一个计数单元COUNTER。在程序中设置一个脉冲计数中断程序段和一个定时计数中断程序段及一个定时处理程序段。
脉冲计数中断程序段执行的任务是每收到测温装置发出的一个脉冲就将计数单元COUNTER的数值加一。其流程图请参见图2。
定时计数中断程序段执行的任务是每收到一个定时脉冲就将定时单元BASE的数值减一，当定时单元BASE的数值为零时调用定时处理程序段。其流程图请参见图3。
定时处理程序段执行的任务是按计数单元COUNTER的数值查表，得到当前温度值，并作相应处理；将定时单元BASE的数值置为预定值，将计数单元COUNTER的数值置为零。其流程图请参见图4。
例如整个系统要求每0.5秒检测一次水温，并相应作出处理，定时器的脉冲周期为0.1秒。在主程序的初始化步骤中，给定时单元BASE赋予适合系统特性的数值0.5秒的定时脉冲数5；给计数单元COUNTER的数值置为零。
在整个系统运行的过程中，用户可以自行设定水温。测温装置连续发出脉冲信号，微处理器的脉冲计数中断程序段响应每一个脉冲信号，持续对脉冲计数将计数单元COUNTER的数值作加一处理。同时定时计数中断程序段响应每一个定时脉冲将定时单元BASE的数值作减一处理并监测是否到达定时时间；一旦到达定时时间时，调用定时处理程序段，按脉冲计数的计数单元COUNTER的数值查表，得到当前温度值，并对比用户设定的水温作相应的继续加热或停止加热或报警处理；并将定时单元BASE的数值置为预定值，将脉冲计数之计数单元COUNTER的数值置为零。为下一个定时周期作好准备。
本发明的另一个实施方式采用具备定时功能的单片微处理机，它除不必设置前述的定时器、定时计数中断程序段及对应的定时单元BASE外与前一个实施方式相同。它由该单片微处理机的定时功能直接产生前述的定时处理程序段功能的调用。但具备定时功能的单片微处理机比普通的单片微处理机价格会高一些。
附带说明一下，将本发明的热敏电阻替换为电阻型的水位传感器后，使用同样的方法和装置，还可以测量热水器的水位。
权利要求
1.一种数字控制热水器测温的方法，由微处理器将热敏电阻感应的温度信息变换为数字化的温度数据，其特征是所述的热敏电阻串接在一个RC多谐振荡器的振荡电阻位置上，所述RC多谐振荡器的输出与微处理器的一个中断接口连接；微处理器在定时时间中断的控制下对所述RC多谐振荡器的输出脉冲进行计数得到数字化频率数据；微处理器再运用查表法将所述数字化频率数据变换为数字化的温度数据，以进行相应的控制。
2.一种数字控制热水器的测温装置，其特征是由两个非门相串联，其中第一非门的输入端连接第一电阻的一端；第一电阻的另一端连接做为振荡电阻的热敏电阻和振荡电容；热敏电阻的另一端连接两个非门相串接处；第二非门的输出端连接振荡电容的另一端和驱动放大器的输入端；驱动放大器及上述电路构成一个RC多谐振荡器，热敏电阻串接在该RC多谐振荡器的振荡电阻位置上；所述RC多谐振荡器的驱动放大器输出端与微处理器的一个中断接口连接；微处理器中运行的中断程序段，对所述RC多谐振荡器的输出脉冲进行计数得到数字化频率数据；进而运用查表法将所述数字化频率数据变换为数字化的温度数据。
3.根据权利要求2所述的数字控制热水器的测温装置，其特征是所述的第一电阻的阻值远大于热敏电阻的阻值。
4.根据权利要求2或3所述的数字控制热水器的测温装置，其特征是所述的热敏电阻的另一端与两个非门相串接处之间还串接有一个可变电阻。
5.根据权利要求2或3所述的数字控制热水器的测温装置，其特征是所述的驱动放大器为三极管共发射极直流反向放大器。
全文摘要
本发明涉及一种温度测量的方法及测温装置，尤其是将热敏电阻置于专门采用的电路内测量温度的方法及测温装置。它由微处理器将热敏电阻感应的温度信息变换为数字化的温度数据，其特征是所述的热敏电阻串接在一个RC多谐振荡器的振荡电阻位置上，所述RC多谐振荡器的输出与微处理器的一个中断接口连接；微处理器在定时时间中断的控制下对所述RC多谐振荡器的输出脉冲进行计数得到数字化频率数据；微处理器再运用查表法将所述数字化频率数据变换为数字化的温度数据，以进行相应的控制。测温装置中用两个非门、一只第一电阻、一只热敏电阻和一只振荡电容及一个驱动放大器组成RC多谐振荡器。可降低成本。
文档编号G01K7/16GK1501034SQ0213581
公开日2004年6月2日 申请日期2002年11月13日 优先权日2002年11月13日
发明者吴小明 申请人:厦门金明达科技发展有限公司