專利名稱：測量傳感器阻值的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種利用單片機對傳感器的阻值進行測量的裝置。
已有的利用單片機對可將物理量轉(zhuǎn)換成電阻值的傳感器阻值進行測量的裝置，主要有兩種形式。一種是在單片機中包括A/D轉(zhuǎn)換器，直接對傳感器的阻值進行測量；另一種是，單片機中無A/D轉(zhuǎn)換器，但外接電壓比較器，由單片機通過電壓比較器對傳感器的阻值進行測量；這兩種測量裝置的成本均較高、結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜。
本實用新型的目的是，提供一種結(jié)構(gòu)較簡單、成本較低的利用單片機對傳感器阻值進行測量的裝置。
實現(xiàn)本實用新型目的的技術(shù)方案是，本裝置具有單片機，單片機中包括中央處理器、存貯器、定時器以及輸入輸出端口；其結(jié)構(gòu)特點是本裝置還具有充放電路；充放電路設(shè)有充放電主電路，充放電主電路由電容C和可將物理量轉(zhuǎn)換成電阻值的傳感器RL組成；傳感器RL電阻的一端與電容C的一端相連，傳感器RL電阻的另一端與單片機輸入輸出端口的一個端口相連；傳感器RL和電容C的公共接點與單片機輸入輸出端口的另一個端口相連；電容C的另一端接地。
上述可將物理量轉(zhuǎn)換成電阻值的傳感器RL為熱敏電阻、濕敏電阻或可將壓力值轉(zhuǎn)換為電阻值的壓力傳感器。
為進一步提高本裝置測量傳感器阻值的精度，充放電路還設(shè)有電阻性的輔助電路，該輔助電路設(shè)有三個連接端，其一個連接端與傳感器RL和電容C的公共接點相連，另外兩個連接端與單片機輸入輸出端口的相應(yīng)的二個端口相連。
上述輔助電路由電阻R1和電阻R2組成；電阻R1的一端和電阻R2的一端相連，該相連的一端即為輔助電路的與傳感器RL和電容C的公共接點相連的連接端；電阻R1的另一端為輔助電路的與單片機輸入輸出端口相連的一個連接端；電阻R2的另一端為輔助電路的與單片機輸入輸出端口相連的另一個連接端。
上述輔助電路由電阻R1和電阻R2組成；電阻R1和電阻R2串聯(lián)，電阻R2的另一端即為輔助電路的與傳感器RL和電容C的公共接點相連的連接端；電阻R1的另一端為輔助電路的與單片機輸入輸出端口相連的一個連接端；電阻R1和電阻R2的公共接點為輔助電路的與單片機輸入輸出端口相連的另一個連接端。
本實用新型具有積極的效果(1)在本裝置的單片機中設(shè)置有關(guān)程序后，即可用于對傳感器阻值的測量，使用時，根據(jù)充放電路中的電容的電壓達到單片機I/O口的閾值電壓的時間、通過查表法或計算法得到對應(yīng)的電阻值，進而可得到有關(guān)的溫度值、濕度值或壓力數(shù)值。(2)本裝置電路結(jié)構(gòu)簡單、使用時工作可靠，因單片機內(nèi)無A/D轉(zhuǎn)換器、且單片機又不外接電壓比較器故成本較低。(3)當本裝置的充放電路設(shè)置輔助電路時，則不但可大大減少RC電路中由于電容偏差引入的誤差、電源電壓偏差引入的誤差以及由于電阻偏差引入的誤差，還可提高A/D轉(zhuǎn)換的分辨率，從而使A/D轉(zhuǎn)換精度較高。
本實用新型的圖面說明如下

圖1為本實用新型的一種電原理圖。
圖2為圖1的單片機中所采用的測量電阻值的一種程序的框圖。
圖3為本實用新型的另一種電原理圖。
圖4為本實用新型的另一種電原理圖。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的描述。
實施例1、見圖1，單片機1由臺灣華邦電子有限公司生產(chǎn)，其型號為W741C260，單片機1中包括中央處理器、存貯器、定時器以及輸入輸出端口。傳感器RL為熱敏電阻，由日本三菱公司生產(chǎn)，其型號為PART-NO-150-103-83015。該熱敏電阻的阻值與溫度的對應(yīng)關(guān)系由表1給出，由表1可知溫度越高則電阻值越低。電容C為電解電容，也可以是普通電容，本實施例中其電容值為1μf。熱敏電阻RL和電解電容C串聯(lián)構(gòu)成充放電主電路，該充放電主電路也就是充放電路2；熱敏電阻RL的另一端與單片機1輸入輸出端口的一個端口PA0相連熱敏電阻RL和電容C的公共接點與單片機1輸入輸出端口的另一個端口PA3相連電容C的另一端接地。單片機1輸入輸出端口的PB端口由多個端口組成，單片機1可由PB端口輸出溫度值至顯示器4。表1溫度℃ 電阻值KΩ 溫度℃ 電阻值KΩ 溫度℃ 電阻值KΩ0 32.835220 12.5030 40 5.31401 31.195021 11.9503 41 5.10442 29.646522 11.4251 42 4.90413 28.184323 10.9259 43 4.71274 26.802024 10.4513 44 4.52975 25.497325 10.0000 45 4.35496 24.263126 9.5706 46 4.18777 23.095927 9.1621 47 4.02778 21.991628 8.7732 48 3.87479 20.946729 8.4030 49 3.72831019.957530 8.0504 50 3.58821119.020731 7.7145 51 3.45361218.133332 7.3945 52 3.32481317.292533 7.0894 53 3.20151416.495534 6.7986 54 3.08341515.739835 6.5213 55 2.97041615.023036 6.2568 56 2.86201714.342937 6.0044 57 2.75831813.697538 5.7636 58 2.65881912.084839 5.5336 59 2.5634見圖2，在上述裝置中的單片機1中設(shè)置有關(guān)程序后，即可用于對溫度的測量?？赏ㄟ^鍵盤3對測定周期進行設(shè)定，例如、可設(shè)定為3秒，即在單片機1中的一個定時器(可稱為第一定時器)的計時下每3秒進行一次溫度測量。開始測量時，先將PA0端口置為高阻態(tài)，并將PA3端口置為低電平，以便清除電容C上的殘留電壓；然后將PA0端口置為高電平(輸出一個約為5V的高電平)，并將PA3端口置為輸入端口，同時打開單片機1中的另一定時器(可稱為第二定時器)進行計時；程序控制中央處理器CPU不斷測量PA3端口的電壓數(shù)值是否達到PA3端口所固有的閾值電壓(例如3.5V)。因為由PA0端口輸出的5V高電平通過熱敏電阻RL對電容C不斷進行充電，隨著時間的增加，PA3端口的電壓逐步提高，當達到或超過PA3端口的閾值電壓時，程序控制中央處理器讀出第二定時器的數(shù)值，然后通過RL＝T/kC的公式(其中RL為熱敏電阻的阻值，T為第二定時器讀出的時間數(shù)值，C為電容值預(yù)先編入程序，k為常數(shù)、由在電路中接入標準電阻后實驗求出亦預(yù)先編入程序)、根據(jù)時間T的不同而由中央處理器求出對應(yīng)的電阻RL的值；單片機對所得的所得電阻數(shù)值通過查表方法來查表1，從而得到溫度數(shù)值，然后由單片機1的PB端口輸至顯示器4顯示溫度數(shù)值。所得電阻數(shù)值的信號也可輸至其它的控制器進行控制，亦可根據(jù)單片機內(nèi)設(shè)置的其它程序直接用于有關(guān)的控制操作。例如，可用于空調(diào)器的控制電路，當空調(diào)在夏天開機時確定工作模式為制冷；通過鍵盤3或遙控器的按鈕確定制冷后停機的下限溫度；當單片機1得出的溫度數(shù)值小于或等于該下限溫度時，既控制壓縮機以及風(fēng)機等停止工作。當環(huán)境溫度高于由程序設(shè)定的開機溫度(例如，設(shè)定為比下限溫度高5℃)時，則控制壓縮機以及風(fēng)機等進入工作狀態(tài)。
實施例2、參見圖1及圖2，其余與實施例1相同，不同之處在于，可將物理量轉(zhuǎn)換成電阻值的傳感器RL為濕敏電阻。
實施例3、參見圖1及圖2，其余與實施例1相同，不同之處在于，傳感器RL為可將壓力值轉(zhuǎn)換為電阻值的壓力傳感器。
實施例4、見圖3，本實施例的電路結(jié)構(gòu)與實施例1基本相同，不同之處在于，充放電路2還設(shè)有電阻性的輔助電路，該輔助電路由電阻R1和電阻R2組成；電阻R1的一端和電阻R2的一端相連，該相連的一端與傳感器RL和電容C的公共接點相連；電阻R1的另一端與單片機1輸入輸出端PA1端口相連；電阻R2的另一端與單片機1輸入輸出端PA2端口相連。R1和R2是具有確定阻值的電阻，R1和R2均為精密電阻，R1的阻值對應(yīng)于實施例1的表1中的一個相應(yīng)的溫度值，R2的阻值對應(yīng)于表1中的另一個溫度值。
在上述裝置的單片機1中設(shè)置有關(guān)程序后，即可用于對溫度的測量。其中，將電阻R1和R2的值編入程序?？稍O(shè)定3秒為一個測定周期，由單片機1中的第一定時器對該周期進行計時控制。第一步，CPU設(shè)置PA0端口和PA3端口處于工作狀態(tài)并調(diào)用基本測量程序。然后運行基本測量程序先將PA0端口置為高阻態(tài)，并將PA3端口置為低電平，以便清除電容C上的殘留電壓；然后將PA0端口置為高電平(輸出一個約為5V的高電平)，并將PA3端口置為輸入端口，同時打開單片機1中的第二定時器進行計時；在PA0端口輸出的高電平通過熱敏電阻RL對電容C充電，程序控制中央處理器不斷測量PA3端口的電壓數(shù)值是否達到PA3端口所固有的閾值電壓(3.5V)。當達到或超過PA3端口的閾值電壓時，則讀出第二定時器的數(shù)值TL存入寄存器中以備運算，并將PA0端口和PA3端口置為高阻態(tài)。第二步，CPU設(shè)置PA1端口和PA3端口處于工作狀態(tài)并調(diào)用基本測量程序。然后運行基本測量程序先將PA1端口置為高阻態(tài)，并將PA3端口置為低電平；然后將PA1端口置為高電平，并將PA3端口置為輸入端口，同時打開單片機1中的第二定時器進行計時；PA1端口輸出的約為5伏的高電平，通過電阻R1對電容C充電，直到PA3端口的電壓數(shù)值達到3.5伏，CPU將第二定時器所記錄的時間數(shù)據(jù)T1存入寄存器中待用，并將PA1端口和PA3端口置為高阻態(tài)。第三步，CPU設(shè)置PA2端口和PA3端口處于工作狀態(tài)并調(diào)用基本測量程序。然后運行基本測量程序先將PA2端口置為高阻態(tài)，并將PA3端口置為低電平；然后將PA2端口置為高電平，并將PA3端口置為輸入端口，同時打開單片機1中的第二定時器進行計時；PA2端口輸出的5伏的高電平，通過電阻R2對電容C充電，直到PA3端口的電壓數(shù)值達到3.5伏，CPU將第二定時器所記錄的時間數(shù)據(jù)T2存入寄存器中待用，并將PA2端口和PA3端口置為高阻態(tài)。第四步，直接由所測得的TL、T1、T2值以及程序中的R1、R2值求出對應(yīng)的電阻RL的值(根據(jù)RL＝TL/KC＝TL(R1-R2)/(T1-T2)的算式可知，可撇開K值或C值而得到RL值)；單片機1對所得的電阻數(shù)值通過查表方法來查表1，從而得到溫度數(shù)值，然后由單片機1的PB端口輸至顯示器4顯示溫度數(shù)值。其余與實施例1相同。
本實施例的結(jié)構(gòu)與實施例1相比具有明顯的優(yōu)點。我們知道，電子元件在使用中其參數(shù)會因老化等原因而改變。若假定熱敏電阻的參數(shù)是穩(wěn)定的，而電容C的參數(shù)發(fā)生偏差時，實施例1中經(jīng)程序運算所得的溫度數(shù)值就會發(fā)生相應(yīng)程度的誤差。而本實施例中電容的數(shù)值在運算中被消去了，故避免了RC電路中由于電容偏差引入的溫度的誤差。當然，電阻R1和R2也會老化，但是它們的老化程度應(yīng)該與熱敏電阻的老化程度相近似。這樣，就使最終所得的溫度數(shù)值誤差較小。
實施例5、見圖4，本實施例的電路結(jié)構(gòu)與實施例4基本相同，不同之處在于，充放電路2的電阻性的輔助電路由電阻R1和電阻R2串聯(lián)構(gòu)成；電阻R2的另一端與傳感器RL和電容C的公共接點相連；電阻R1的另一端與單片機1輸入輸出端PA1端口相連；電阻R1和電阻R2的公共接點與單片機1輸入輸出端PA2端口相連。R1和R2是具有確定阻值的電阻，其中R1為精密電阻，R1的阻值對應(yīng)于實施例1的表1中的一個相應(yīng)的溫度值，R2的阻值對應(yīng)于表1中的另一個溫度值。
在上述裝置的單片機1中設(shè)置有關(guān)程序后，即可用于對溫度的測量。其中，將電阻R1的值編入程序?？稍O(shè)定3秒為一個測定周期，由單片機1中的第一定時器對該周期進行計時控制。第一步，CPU設(shè)置PA0端口和PA3端口處于工作狀態(tài)并調(diào)用基本測量程序。然后運行基本測量程序先將PA0端口置為高阻態(tài)，并將PA3端口置為低電平，以便清除電容C上的殘留電壓；然后將PA0端口置為高電平(輸出一個約為5V的高電平)，并將PA3端口置為輸入端口，同時打開單片機1中的第二定時器進行計時；在PA0端口輸出的高電平通過熱敏電阻RL對電容C充電，程序控制中央處理器不斷測量PA3端口的電壓數(shù)值是否達到PA3端口所固有的閾值電壓(3.5V)。當達到或超過PA3端口的閾值電壓時，則讀出第二定時器的數(shù)值TL存入寄存器中以備運算，并將PA0端口和PA3端口置為高阻態(tài)。第二步，CPU設(shè)置PA1端口和PA3端口處于工作狀態(tài)并調(diào)用基本測量程序。然后運行基本測量程序先將PA1端口置為高阻態(tài)，并將PA3端口置為低電平；然后將PA1端口置為高電平，并將PA3端口置為輸入端口，同時打開單片機1中的第二定時器進行計時；PA1端口輸出的約為5伏的高電平，通過電阻R1和R2對電容C充電，直到PA3端口的電壓數(shù)值達到3.5伏，CPU將第二定時器所記錄的時間數(shù)據(jù)T串存入寄存器中待用，并將PA1端口和PA3端口置為高阻態(tài)。第三步，CPU設(shè)置PA2端口和PA3端口處于工作狀態(tài)并調(diào)用基本測量程序。然后運行基本測量程序先將PA2端口置為高阻態(tài)，并將PA3端口置為低電平；然后將PA2端口置為高電平，并將PA3端口置為輸入端口，同時打開單片機1中的第二定時器進行計時；PA2端口輸出的5伏的高電平，通過電阻R2對電容C充電，直到PA3端口的電壓數(shù)值達到3.5伏，CPU將第二定時器所記錄的時間數(shù)據(jù)T2存入寄存器中待用，并將PA2端口和PA3端口置為高阻態(tài)。第四步，直接由所測得的TL、T串、T2值以及程序中的R1值求出對應(yīng)的電阻RL的值(根據(jù)T串＝KC(R2+R1)，T2＝KCR2，TL＝KCRL，T串-T2＝KCR1，則RL＝TLR1/(T串-T2)的算式可知，可撇開K值、C值或R2值而得到RL值)；單片機1對所得的電阻數(shù)值通過查表方法來查表1，從而得到溫度數(shù)值，然后由單片機1的PB端口輸至顯示器4顯示溫度數(shù)值。其余與實施例4相同。
使用電阻性輔助電路可使測量溫度的誤差較小的理由已由實施例4給出。本實施例與實施例4相比還具有進一步的優(yōu)點。那就是只需一個精密電阻，不僅進一步降低了成本，而且使A/D轉(zhuǎn)換精度更高。
權(quán)利要求1.一種測量傳感器阻值的裝置，具有單片機(1)，單片機(1)中包括中央處理器、存貯器、定時器以及輸入輸出端口；其特征在于本裝置還具有充放電路(2)；充放電路(2)設(shè)有充放電主電路，充放電主電路由電容C和可將物理量轉(zhuǎn)換成電阻值的傳感器RL組成；傳感器RL電阻的一端與電容C的一端相連，傳感器RL電阻的另一端與單片機(1)輸入輸出端口的一個端口相連；傳感器RL和電容C的公共接點與單片機(1)輸入輸出端口的另一個端口相連；電容C的另一端接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量傳感器阻值的裝置，其特征在于，可將物理量轉(zhuǎn)換成電阻值的傳感器RL為熱敏電阻、濕敏電阻或可將壓力值轉(zhuǎn)換為電阻值的壓力傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測量傳感器阻值的裝置，其特征在于，充放電路(2)還設(shè)有電阻性的輔助電路，該輔助電路設(shè)有三個連接端，其一個連接端與傳感器RL和電容C的公共接點相連，另外兩個連接端與單片機(1)輸入輸出端口的相應(yīng)的二個端口相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測量傳感器阻值的裝置，其特征在于，輔助電路由電阻R1和電阻R2組成；電阻R1的一端和電阻R2的一端相連，該相連的一端即為輔助電路的與傳感器RL和電容C的公共接點相連的連接端；電阻R1的另一端為輔助電路的與單片機(1)輸入輸出端口相連的一個連接端；電阻R2的另一端為輔助電路的與單片機(1)輸入輸出端口相連的另一個連接端。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測量傳感器阻值的裝置，其特征在于，輔助電路由電阻R1和電阻R2組成；電阻R1和電阻R2串聯(lián)，電阻R2的另一端即為輔助電路的與傳感器RL和電容C的公共接點相連的連接端；電阻R1的另一端為輔助電路的與單片機(1)輸入輸出端口相連的一個連接端；電阻R1和電阻R2的公共接點為輔助電路的與單片機(1)輸入輸出端口相連的另一個連接端。
專利摘要本實用新型涉及一種測量傳感器阻值的裝置。本裝置具有單片機及充放電主電路,充放電主電路由電容和可將物理量轉(zhuǎn)換成電阻值的傳感器組成;傳感器電阻的一端與電容的一端相連,傳感器電阻的另一端與單片機輸入輸出端口的一個端口相連;傳感器和電容的公共接點與單片機輸入輸出端口的另一個端口相連;電容的另一端接地。本裝置結(jié)構(gòu)較簡單,因單片機內(nèi)無A/D轉(zhuǎn)換器、且單片機又不外接電壓比較器,故成本較低。
文檔編號G01R27/02GK2380925SQ9922875
公開日2000年5月31日 申請日期1999年6月26日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月26日
發(fā)明者談金華, 馬仁源 申請人:江蘇新科電子集團空調(diào)器制造有限公司