CN104501991A

CN104501991A - 遥控器、温度取样装置及温度取样控制方法

Info

Publication number: CN104501991A
Application number: CN201410758212.6A
Authority: CN
Inventors: 廖荣华
Original assignee: Guangdong Midea Refrigeration Equipment Co Ltd
Current assignee: GD Midea Air Conditioning Equipment Co Ltd
Priority date: 2014-12-10
Filing date: 2014-12-10
Publication date: 2015-04-08
Anticipated expiration: 2034-12-10
Also published as: CN104501991B

Abstract

本发明属于家电领域，尤其涉及一种温度取样装置、温度取样控制方法以及采用该温度取样装置的家电遥控器。本发明中的微处理器MCU通过设置其两个I/O端口分别为输出高电平、低电平或者输入状态，对电容分别进行充电和放电，并分别记录电容通过基准电阻R1和热敏电阻RT放电的时间t1及t2，通过公式RT＝R1*t2/t1计算出热敏电阻RT的阻值。优点就在于只需使用微处理器MCU的两个I/O端口，并且只在电容充电及放电取样时产生功耗，长时间地处于极低功耗状态。另外，此温度取样装置的电路结构简单、成本低，温度采样控制方法的可移值性也很强，可用于部分没有AD端口的微处理器MCU进行热敏电阻取样。

Description

遥控器、温度取样装置及温度取样控制方法

技术领域

本发明属于家电领域，尤其涉及一种温度取样装置、温度取样控制方法以及采用该温度取样装置的家电遥控器。

背景技术

目前大多数家电产品都要对温度传感器(热敏电阻)进行取样，传统的方法多是采用如图1所示的结构进行：利用两个电阻(热敏电阻RT和电阻R1)的分压方式，通过微处理器MCU进行AD转换以完成温度取样。但是，一方面AD端口的结构复杂、成本较高，不是每一个MCU处理器都具有足够的AD端口；另一方面，此电路更会长期产生功耗P＝U*U/(RT+R1)，在本公式中，U为电源电压，RT为热敏电阻的阻值，R1为分压电阻阻值。所以，当此温度采样电路应用在家电的遥控器上时，则会大大缩短电池的寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的首先在于提供一种温度取样装置，旨在解决现有温度采样电路中AD端口复杂、成本高，并且功耗较高的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供的温度取样装置包括：微处理器MCU及其两个I/O端口、热敏电阻RT、基准电阻R1和电容C1；

所述热敏电阻RT的第一端与所述微处理器MCU的第一I/O端口相连，所述基准电阻R1的第一端与所述微处理器MCU的第二I/O端口相连，所述热敏电阻RT的第二端和所述基准电阻R1的第二端同时接所述电容C1的第一端，所述电容C1的第二端接地。

第二方面，本发明的目的还在于提供一种遥控器，其可以适用于电视机、空调、冰箱和其他小家电等家用电器。具体地，该遥控器内包括了一个温度取样装置，其特征在于，所述温度取样装置包括微处理器MCU及其两个I/O端口、热敏电阻RT、基准电阻R1和电容C1；

第三方面，本发明的目的还在于提供一种基于上述温度取样装置实现的温度取样控制方法，该控制方法包括以下步骤：

充电步骤：微处理器MCU通过其第一I/O端口和/或第二I/O端口输出高电平对电容C1充电；

基准电阻R1采样步骤：微处理器MCU获取所述电容C1通过基准电阻R1放电到电容电压下降至Vt时的时间t1；

热敏电阻RT采样步骤：微处理器MCU获取所述电容C1通过热敏电阻RT放电到电容电压下降至Vt时的时间t2；

温度获取步骤：根据公式RT＝R1*t2/t1计算出所述热敏电阻RT的阻值，并获取与其相对应的温度参数值；其中，RT为所述热敏电阻RT的阻值，R1为所述基准电阻R1的阻值；

低功耗控制步骤：微处理器MCU控制使得电容C1完全放电，并保持其两个I/O端口的状态持续预设的一段时间。

综上所述，根据本发明提供的温度取样装置及基于其实现的温度取样控制方法，微处理器MCU通过设置其两个I/O端口分别为输出高电平、低电平或者输入状态，对电容C1分别进行充电和放电，并分别记录电容C1通过基准电阻R1和热敏电阻RT放电的时间t1及时间t2，通过公式RT＝R1*t2/t1计算出热敏电阻RT的阻值。本发明的优点主要在于：只需使用微处理器MCU的两个I/O端口，并且只在电容C1充电及放电取样时产生功耗，在一个周期的大部分时间里两个I/O端口都处于非采样状态，不产生功耗，故长时间地处于极低功耗状态。另外，此温度取样装置的电路结构简单、成本低，温度采样控制方法的可移值性也很强，可用于部分没有AD端口的微处理器MCU进行热敏电阻取样。

附图说明

图1是现有的温度取样装置的结构图；

图2是本发明实施例提供的温度取样装置的结构图；

图3是本发明一实施例提供的温度取样控制方法的实现流程图；

图4是图3所示流程中I/O端口电压和电容电压的变化示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图2是本发明实施例提供的温度取样装置的结构图；为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，如图所示：

本发明实施例提供的温度取样装置，包括微处理器MCU及其两个I/O端口(第一I/O端口和第二I/O端口)、热敏电阻RT、基准电阻R1和电容C1；

电容C1分别通过热敏电阻RT、基准电阻R1与两个I/O端口相接，具体地，热敏电阻RT的第一端与微处理器MCU的第一I/O端口相连，基准电阻R1的第一端与微处理器MCU的第二I/O端口相连，热敏电阻RT的第二端和基准电阻R1的第二端同时接电容C1的第一端，电容C1的第二端接地。

在上述温度取样装置的工作过程中，首先通过微处理器MCU的I/O端口对电容C1充电。在具体实现时，微处理器MCU可以设置其两个I/O端口都输出高电平来为电容C1充电，也可以设置其中一个I/O端口输出高电平、另一个I/O端口为输入状态(即高阻状态)来对电容C1充电。在电容C1充满电后，将第一I/O端口设置为高阻输入状态、第二I/O端口输出低电平，通过基准电阻R1对电容C1放电，此时电容C1第一端的电压Vd等于微处理器MCU第一I/O端口的电压，通过第一I/O端口来记录Vd端电压从高电平到低电平的时间t1。然后，再通过第一I/O端口和/或第二I/O端口输出高电平对电容C1充满电，并把第二I/O端口B设置为高阻输入状态，接着第一I/O端口输出低电平通过热敏电阻RT对电容C1放电，同时通过第二I/O端口来记录相应的Vd端电压从高电平到低电平的时间t2。再通过公式RT＝R1*t2/t1计算出热敏电阻RT的阻值，并获取与之相对应的温度参数值。

在具体实施过程中，上述温度取样装置的电阻电容充/放电时间的计算公式为：t＝R*C*In[(V1-V0)/(V1-Vt)]；

其中，V0为电容C1上的初始电压值；V1为电容C1最终可充电到或放电到的电压值；Vt为t时刻电容C1上的电压值；C为电容C1的容量；R为充/放电电路上的电阻值。

若电容C1是通过基准电阻R1放电的，微处理器MCU的第一I/O端口记录的放电时间t1为：t1＝R1*C1*In[(V1-V0)/(V1-Vt)]----------式(2)

若电容C1是通过热敏电阻RT放电的，微处理器MCU的第二I/O端口记录的放电时间t2为：t2＝RT*C1*In[(V1-V0)/(V1-Vt)]----------式(3)

将上述式(2)和式(3)相除可得，t1/t2＝R1/RT---------式(4)

即对于微处理器MCU来说，两个端口记录的放电时间之比约等于两个电阻的阻值之比，又因为R1为基准电阻，则每通过热敏电阻RT放电一次就可计算出热敏电阻RT的阻值及对应温度点。并且，对于基准电阻R1来说，优选的，选用阻值为1～800KΩ的电阻为佳。

进一步地，本发明实施例还提供一种遥控器。该遥控器其可以适用于小家电、电视机、空调、冰箱等各种家用电器。作为改进，该遥控器内包括了一个上述的温度取样装置，具体地，该温度取样装置包括微处理器MCU及其两个I/O端口、热敏电阻RT、基准电阻R1和电容C1；热敏电阻RT的第一端与微处理器MCU的第一I/O端口相连，基准电阻R1的第一端与微处理器MCU的第二I/O端口相连，热敏电阻RT的第二端和基准电阻R1的第二端同时接电容C1的第一端，电容C1的第二端接地。

并且，作为优选，基准电阻R1选用阻值为1～800KΩ的固定电阻为佳。

根据本发明实施例提供的上述遥控器及其温度取样装置，在进行温度取样时只需使用微处理器MCU的两个I/O端口，并且只在电容C1充放电取样时才产生功耗，在一个周期内长时间地处于极低功耗状态。另外，此温度取样装置的电路结构简单、成本低，可用于部分没有AD端口的微处理器MCU进行热敏电阻取样。

另一方面，本发明实施例还提供了一种基于上述温度取样装置实现的温度取样控制方法。由上述温度取样装置的工作过程描述可知，该温度取样控制方法主要包括以下步骤：

图3示出了本发明一实施例提供的温度取样控制方法的实现流程，图4示出了该流程中I/O端口电压和电容电压的变化示意图。参见图3和图4：

在步骤S10中，微处理器MCU通过其第一I/O端口和/或第二I/O端口输出高电平对电容C1充电。

此为充电步骤。在具体实现时，微处理器MCU可以设置其两个I/O端口都输出高电平来为电容C1充电，也可以设置其中一个I/O端口输出高电平、另一个I/O端口为输入状态(即高阻状态)来对电容C1充电。图4即示出了微处理器MCU设置其两个I/O端口都输出高电平的情况。实际上，即便是双端口进行充电的方式，在具体实现时还可以更灵活地进行设置，不一定是同时设置为高电平，也有可能是分开次序延时设置，只要能实现对电容C1充电即可。并且，为了保证电容C1能充电完全，优选基准电阻R1的阻值在1～800KΩ之间，I/O端口输出高电平的时间t满足t≥5*R1*C。假设选用的基准电阻R1＝10KΩ，电容C1＝1UF，则微处理器MCU通过其第一I/O端口和/或第二I/O端口输出高电平对电容C1充电的时间t就优选在5ms以上。

在步骤S20中，微处理器MCU获取电容C1通过基准电阻R1放电到电容电压下降至Vt时的时间t1。

此为基准电阻R1采样步骤。具体地，微处理器MCU设置其第一I/O端口为输入状态、第二I/O端口输出低电平；微处理器MCU再根据电容C1通过基准电阻R1进行放电的起始时刻以及电容电压下降到Vt时的停止时刻，计算出放电时间t1。

在具体实现时，微处理器MCU设置第一I/O端口为高阻输入状态，电容C1第一端的电压Vd就等于第一I/O端口的电压，然后微处理器MCU设置第二I/O端口输出低电平，电容C1通过基准电阻R1放电，同时微处理器MCU开始记录t1＝0时间，如图4所示当电容C1电压降到Vt时，微处理器MCU的第一I/O端口读取到此时Vd端电压从高电平变成低电平，记录下放电总时间t1，从而完成对基准电阻R1的放电时间取样t1。实际上，低电平电压Vt是根据温度取样装置的实际使用环境预先设定的，只要是小于MCU的I/O端口输出的最高电压V0(即电容C1充满电时的电压)、并且大于或等于MCU的I/O端口输出的最低电压V1即可。图4中示出的Vt就比MCU的I/O端口输出的最低电压V1大，所以在微处理器MCU获取了t1之后，电容C1还会继续放电，直到Vd端电压与MCU的I/O端口输出的最低电压V1相等。

在步骤S30中，微处理器MCU通过其第一I/O端口和/或第二I/O端口输出高电平对电容C1充电。

此为第二次充电步骤。在此步骤之前，电容C1经过基准电阻R1放电完毕，微处理器MCU要通过其I/O端口对电容C1再次充电，直到Vd端电压与其I/O端口输出的高电平电压相等。其实现过程跟步骤S10相似，在此就不再赘述。

在步骤S40中，微处理器MCU获取电容C1通过热敏电阻RT放电到电容电压下降至Vt时的时间t2。

此为热敏电阻RT采样步骤。具体地，微处理器MCU设置其第二I/O端口为输入状态、第一I/O端口输出低电平；微处理器MCU再根据电容C1通过热敏电阻RT进行放电的起始时刻以及电容电压下降到Vt时的停止时刻，计算出放电时间t2。

在具体实现时，微处理器MCU设置第二I/O端口为高阻输入状态，同样的，电容C1第一端的电压Vd等于第二I/O端口的电压，然后微处理器MCU设置第一I/O端口输出低电平，电容C1通过热敏电阻RT放电，同时微处理器MCU开始记录t2＝0时间，如图4所示当电容C1的电压再次下降到Vt时，微处理器MCU的第二I/O端口读取到此时Vd端电压从高电平变成低电平，记录下放电总时间t2，从而完成对热敏电阻RT的放电时间取样t2。在这里，低电平电压Vt等于前述步骤S20中的低电平电压Vt。同样的，因为图示的Vt比微处理器MCUI/O端口输出的最低电压V1大，所以在微处理器MCU获取了t1之后，电容C1还会继续放电，直到Vd端电压与MCU的I/O端口输出的最低电压V1相等。

在步骤S50中，根据公式RT＝R1*t2/t1计算出热敏电阻RT的阻值，并获取与其相对应的温度参数值。

此为温度获取步骤。在此步骤中，微处理器MCU根据公式RT＝R1*t2/t1，就可以计算出热敏电阻RT的阻值。举例来说，取基准电阻R1＝10KΩ，电容C1＝0.1uF，在上述步骤S20中获取到通过基准电阻R1放电的时间t1＝1.02ms，在上述步骤S40中获取到通过热敏电阻RT放电的时间t2＝2.04ms，再根据上述公式，微处理器MCU计算出RT＝R1*t2/t1＝20KΩ，即热敏电阻RT此时的阻值为20KΩ。在获取了热敏电阻RT的阻值之后，进一步再通过查表或者其他方式获取与之相对应的温度参数值。

在步骤S60中，微处理器MCU控制使得电容C1完全放电，并保持其两个I/O端口的状态持续预设的一段时间。

此为低功耗控制步骤。在电容C1的电压降到低电平Vt之后，微处理器MCU要么设置其两个I/O端口均输出低电平，要么保持其第二I/O端口为输入状态、第一I/O端口继续输出低电平，使得电容C1完全放电至Vd端电压下降到与I/O端口的低电平相等，并保持其两个I/O端口的状态持续预设的一段时间。在此状态下，微处理器MCU的两个I/O端口和电容C1都处于低电平，因而没有形成电流回路，从而实现电阻RT、R1和电容C1之间不耗电。

根据本发明实施例提供的温度取样控制方法，只有在电容C1的充电过程和电容C1分别通过基准电阻R1和热敏电阻RT进行放电的过程中，才会产生电流、产生功耗，而电容C1充放电过程的总时间一般多为0.01～30ms(具体根据RT、R1的阻值与C1电容量的大小来决定)。而低功耗控制步骤的时长优选为0.5～2.0秒之间，即每隔0.5～2秒才进行一次温度取样。如上所述，耗电时间占一个周期总体时间的比例为0.01～30ms/0.5～2s，即耗电时间占总时间的比例约为0.0005％～6％。因而保证绝大部时间处于低功耗状态，从而达到低功耗、节能的目的。

图3是本发明一个实施例提供的温度取样控制方法的全套实现流程，实际上，在具体实施过程中，考虑到基准电阻R1是固定的电阻值，在电源及电容C1没有变化情况下，电容C1通过基准电阻R1放电到电压为Vt时的时间t1值应为一常数，因而一般无需要重复对基准电阻R1取样t1。

因此，本发明实施例提供的温度取样控制方法，既可以周期性地执行上述步骤S10～S60，即执行基准电阻R1采样步骤的次数与执行热敏电阻RT采样步骤的次数相同；也可以当且仅当上电时，执行一次基准电阻R1采样步骤S20，即在上电时执行一次步骤S10～S60，后续只执行步骤S30～S60以对热敏电阻RT进行采样、而不再执行步骤S10～S20来对基准电阻R1采样，减小电容充放电次数、减小功耗。进一步地，减小电容充放电次数来减小功耗的方式还包括间隔固定时间执行一次基准电阻R1采样步骤，即在上电时执行一次步骤S10～S60，后续大部分取样周期只执行步骤S30～S60来对热敏电阻RT进行采样，间隔固定时间偶尔执行一次步骤S10～S20来对基准电阻R1采样。

另一方面，可以连续执行N次电容充电和基准电阻R1采样步骤，得出一个时间t1的平均值，后续再分别执行步骤S30～S60以对热敏电阻RT进行多次采样。甚至，还可以将连续M次对热敏电阻RT进行采样获取的多个时间t2求出一个平均值，再计算出热敏电阻RT的值。在这里，N、M都为大于等于1的自然数。

需要特别说明的是，基准电阻R1、热敏电阻RT采样步骤的执行方式多种多样，只要是通过先将电容充满电再进行放电时间获取的取样方式，都在本发明实施例限定的范围之内。上述几种方式，仅为例举，并不用于限定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了较详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改、或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种温度取样装置，其特征在于，所述温度取样装置包括微处理器MCU及其两个I/O端口、热敏电阻RT、基准电阻R1和电容C1；

2.如权利要求1所述的温度取样装置，其特征在于，所述基准电阻R1的阻值为1～800千欧。

3.一种遥控器，包括一温度取样装置，其特征在于，所述温度取样装置包括微处理器MCU及其两个I/O端口、热敏电阻RT、基准电阻R1和电容C1；

4.如权利要求3所述的遥控器，其特征在于，所述基准电阻R1的阻值为1～800千欧。

5.一种基于如权利要求1所述的温度取样装置实现的温度取样控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

6.如权利要求5所述的温度取样控制方法，其特征在于，所述充电步骤中对电容C1充电的时间t满足t≥5*R1*C；其中，C为所述电容C1的容量。

7.如权利要求5所述的温度取样控制方法，其特征在于，所述基准电阻R1采样步骤具体为：

微处理器MCU设置其第一I/O端口为输入状态、第二I/O端口输出低电平；

微处理器MCU根据电容C1通过所述基准电阻R1进行放电的起始时刻以及电容电压下降到Vt时的停止时刻，计算出放电时间t1。

8.如权利要求5所述的温度取样控制方法，其特征在于，所述热敏电阻RT采样步骤具体为：

微处理器MCU设置其第二I/O端口为输入状态、第一I/O端口输出低电平；

微处理器MCU根据电容C1通过所述热敏电阻RT进行放电的起始时刻以及电容电压下降到Vt时的停止时刻，计算出放电时间t2。

9.如权利要求8所述的温度取样控制方法，其特征在于，所述低功耗控制步骤具体为：

微处理器MCU设置其两个I/O端口均输出低电平，或者保持其第二I/O端口为输入状态、第一I/O端口输出低电平，使得电容C1完全放电，并保持其两个I/O端口的状态持续预设的一段时间。

10.如权利要求5所述的温度取样控制方法，其特征在于，在不断执行热敏电阻RT采样步骤的过程中：

执行基准电阻R1采样步骤的次数与执行热敏电阻RT采样步骤的次数相同；或者

当且仅当上电时，执行一次基准电阻R1采样步骤；或者

间隔固定时间执行一次基准电阻R1采样步骤；或者

连续执行N次基准电阻R1采样步骤得出时间t1的平均值。