CN109029761B - 一种多阈值温度传感器开关器件及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多阈值温度传感器开关器件及其控制方法，包括：温度传感单元、温度转换电路、温度寄存器、CR寄存器、数字报警电路、ALT接口通讯电路、电阻检测电路以及ALT管脚；其中，数字报警电路包括多个报警温度阈值，根据温度传感单元检测到的温度值与多个报警温度阈值之间的关系，设置ALT接口通讯电路在ALT管脚的输出电平为报警电平或非报警电平；电阻检测电路根据ALT管脚的不同外接电阻设置CR寄存器内的CR值从而调节温度转换电路的温度转换周期。本发明可以同时提供多个阈值的报警，只需一个管脚和主机IO相连接。

Description

一种多阈值温度传感器开关器件及其控制方法

技术领域

本发明涉及电子元器件领域，具体地，涉及一种多阈值温度传感器开关器件其控制方法。

背景技术

温度传感器一般分成两类：模拟温度传感器和数字温度传感器。模拟温度传感器只能输出模拟信号，然后主机使用模数转换器进行量化。随着系统集成度越来越高，系统信号之间的干扰和噪声使得温度模拟信号传输过程中，产生了一定程度的偏差。因此限制了其使用。

随着系统集成度的提升，使得主机有限的IO资源变得异常的宝贵。为了获取系统的温度，主机只有读出温度的值才能够判断。而现有技术提供的数字温度芯片一般是支持I2C通讯协议和双阈值报警管脚。这样主机需要分配3个IO资源，导致较大的资源占用。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种多阈值温度传感器开关器件及其控制方法。

根据本发明提供的一种多阈值温度传感器开关器件，包括：温度传感单元、温度转换电路、温度寄存器、CR寄存器、数字报警电路、ALT接口通讯电路、电阻检测电路以及ALT管脚；

所述温度传感单元连接所述温度转换电路，所述温度转换电路通过所述温度寄存器连接所述数字报警电路，所述数字报警电路连接所述ALT接口通讯电路，所述温度转换电路通过所述CR寄存器连接所述电阻检测电路，所述ALT接口通讯电路和所述电阻检测电路共同连接所述ALT管脚；

其中，所述数字报警电路包括多个报警温度阈值，根据所述温度传感单元检测到的温度值与所述多个报警温度阈值之间的关系，设置所述ALT接口通讯电路在ALT管脚的输出电平为报警电平或非报警电平；

所述电阻检测电路根据所述ALT管脚的不同外接电阻设置所述CR寄存器内的CR值从而调节所述温度转换电路的温度转换周期。

较佳的，所述数字报警电路分别与TH寄存器、TL寄存器以及TS寄存器连接，所述TH寄存器、所述TL寄存器以及所述TS寄存器分别存储有报警温度阈值：TH值、TL值以及TS值，TS值大于等于TH值，TH值大于等于TL值。

较佳的，所述数字报警电路在所述温度传感单元检测到的温度大于TH值时执行一级报警，在所述温度传感单元检测到的温度大于TS值时执行二级报警，在所述温度传感单元检测到的温度小于TL值时不报警。

较佳的，所述报警电平为低电平，非报警电平为高电平；

在所述温度传感单元检测到的温度大于TH值后，所述ALT接口通讯电路从所述ALT管脚接收上拉电平，从而在所述温度传感单元检测到的温度大于TS值后，所述ALT接口通讯电路继续在ALT管脚输出报警电平。

较佳的，所述外接电阻为上拉电阻；

上拉电阻是2KΩ，代表转换周期为t_conv＝125ms；外接上拉电阻是4.7KΩ，代表转换周期为t_conv＝250ms；外接上拉电阻是10.5KΩ，代表转换周期为t_conv＝500ms；外接上拉电阻是14KΩ，代表转换周期为t_conv＝1s；外接上拉电阻是18.7KΩ，代表转换周期为t_conv＝2s，其他电阻值，代表转换周期为t_conv＝4s；温度转换的频率F_conv＝(1/t_conv)。

根据本发明提供的一种多阈值温度传感器开关器件的控制方法，包括：

一级报警检测步骤：温度传感单元实时检测温度，数字报警电路在检测到的温度大于TH值的情况下，控制ALT接口通讯电路在ALT管脚输出报警电平直至温度传感单元检测到的温度小于TL值，同时，在ALT接口通讯电路从ALT管脚收到上拉电平时进入二级报警检测步骤；

二级报警检测步骤：温度传感单元实时检测温度，数字报警电路在检测到的温度大于TS值的情况下控制ALT接口通讯电路在ALT管脚输出报警电平，直至检测到的温度小于TH值且在ALT接口通讯电路从ALT管脚收到下拉电平的情况下回到一级报警检测步骤；

温度转换周期调节步骤：电阻检测电路根据ALT管脚的不同外接电阻设置CR寄存器内的CR值从而调节温度转换电路的温度转换周期。

较佳的，TS值大于等于TH值，TH值大于等于TL值。

较佳的，外接电阻为上拉电阻；

上拉电阻是2KΩ，代表转换周期为t_conv＝125ms；外接上拉电阻是4.7KΩ，代表转换周期为t_conv＝250ms；外接上拉电阻是10.5KΩ，代表转换周期为t_conv＝500ms；外接上拉电阻是14KΩ，代表转换周期为t_conv＝1s；外接上拉电阻是18.7KΩ，代表转换周期为t_conv＝2s，其他电阻值，代表转换周期为t_conv＝4s；温度转换的频率F_conv＝(1/t_conv)。

较佳的，所述报警电平为低电平，非报警电平为高电平。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明可以同时提供多个阈值的报警，多阈值可以提供多个温度保护中断程序，从而可以预处理温度进一步上升，避免系统停机而保证系统运行的流畅性。只需一个报警管脚ALT和主机IO相连接。具有集成度高，稳定性高，传输数据简单可靠，同时可以有效地节约主机接口资源，降低主机程序运行的所需内存空间，避免浮点数比较，降低成本，布线简单，可对设备和仪器起到实时保护的作用。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明多阈值温度传感器开关器件的内部结构示意图；

图2为本发明在系统集成时与主机的连接示意图；

图3为本发明在温度变化时ALT管脚的输出示意图；

图4为本发明的工作流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1和图2所示，本发明提供的一种多阈值温度传感器开关器件，包括：温度传感单元、温度转换电路、温度寄存器、CR寄存器、数字报警电路、ALT接口通讯电路、电阻检测电路以及ALT管脚。

温度传感单元连接温度转换电路，温度转换电路通过温度寄存器连接数字报警电路，数字报警电路连接ALT接口通讯电路，温度转换电路通过CR寄存器连接电阻检测电路，ALT接口通讯电路和电阻检测电路共同连接ALT管脚；其中，数字报警电路包括多个报警温度阈值，根据温度传感单元检测到的温度值与多个报警温度阈值之间的关系，设置ALT接口通讯电路在ALT管脚的输出电平为报警电平或非报警电平；电阻检测电路根据ALT管脚的不同外接电阻设置CR寄存器内的CR值从而调节温度转换电路的温度转换周期。

具体的，数字报警电路分别与TH寄存器、TL寄存器以及TS寄存器连接，TH寄存器、TL寄存器以及TS寄存器分别存储有报警温度阈值：TH值、TL值以及TS值，TS值大于等于TH值，TH值大于等于TL值。当温度高于预先设定的TH值时，ALT管脚被拉低。如果主机想知道外界温度是否高于TS值时，只要强行拉高ALT管脚，如果ALT管脚仍然被拉低，那么可以确定温度是高于TS值，否则低于TS值。最大程度降低硬件资源需求实现多阈值的报警，布线简单，提高系统可靠性。数字报警电路在温度传感单元检测到的温度大于TH值时执行一级报警，在温度传感单元检测到的温度大于TS值时执行二级报警，在温度传感单元检测到的温度小于TL值时不报警。

在本实施例中，以报警电平为低电平，非报警电平为高电平为例。但本发明并不以此为限。在温度传感单元检测到的温度大于TH值后，ALT接口通讯电路从ALT管脚接收上拉电平，从而在温度传感单元检测到的温度大于TS值后，ALT接口通讯电路继续在ALT管脚输出报警电平。

外接电阻为上拉电阻；上拉电阻是2KΩ，代表转换周期为t_conv＝125ms；外接上拉电阻是4.7KΩ，代表转换周期为t_conv＝250ms；外接上拉电阻是10.5KΩ，代表转换周期为t_conv＝500ms；外接上拉电阻是14KΩ，代表转换周期为t_conv＝1s；外接上拉电阻是18.7KΩ，代表转换周期为t_conv＝2s，其他电阻值，代表转换周期为t_conv＝4s；温度转换的频率F_conv＝(1/t_conv)。只要芯片上电之后，温度就会每隔t_conv的时间发生转换，从而达到温度监控周期可调的作用。

如图4所示，在上述一种多阈值温度传感器开关器件的基础上，本发明还提供的一种多阈值温度传感器开关器件的控制方法，包括：

一级报警检测步骤：温度传感单元实时检测温度，数字报警电路在检测到的温度大于TH值的情况下，控制ALT接口通讯电路在ALT管脚输出报警电平直至温度传感单元检测到的温度小于TL值，同时，在ALT接口通讯电路从ALT管脚收到上拉电平时进入二级报警检测步骤；

二级报警检测步骤：温度传感单元实时检测温度，数字报警电路在检测到的温度大于TS值的情况下控制ALT接口通讯电路在ALT管脚输出报警电平，直至检测到的温度小于TH值且在ALT接口通讯电路从ALT管脚收到下拉电平的情况下回到一级报警检测步骤；

温度转换周期调节步骤：电阻检测电路根据ALT管脚的不同外接电阻设置CR寄存器内的CR值从而调节温度转换电路的温度转换周期。

本发明中的温度转换电路：

1)可以定时周期性计算出集成系统的温度，实现实时监测环境温度；

2)可以保存多个温度阈值TL，TH和TS；

数字报警电路和ALT管脚：

1)可以比较实时采集的温度值和TL的关系；

2)可以比较实时采集的温度值和TH的关系；

3)可以比较实时采集的温度值和TS的关系；

4)可以根据比较的结果设置管脚ALT为报警电平和非报警电平；

通讯接口电路和ALT管脚

1)可以接受主机发送的强上拉并识别上升沿信号；

2)可以接受主机发送的强下拉并识别下降沿信号。

温度转换周期性的值在125ms,250ms,500ms,1s,2s,4s之中做选择；温度阈值的格式为8比特的温度值，如下表所示：

表1、温度阈值表

温度转换电路在内部的温度表示格式是12比特或14比特或16比特，但在实际的温度比较电路实现时只比较最高的8为比特。

如图3所示，系统上电之后，电机刚刚开始工作，温度小于TL，报警电路不会产生报警信号。压缩机的电机持续工作，温度上升高于TH，报警电路立即工作，产生报警电平。一旦主机采集到低有效的报警电平，主机运行中断程序first_level_alert_interrupt()，此时主程序可以将压缩机的电机工作频率降低一半，系统持续工作，保证了系统运行的流畅。

具体实施中主程序关注系统的温度是否会高于TS，从而启动二级报警中断程序。主机将发送一个强上拉电压，芯片ALT接口电路，接受到这个上拉电平，就将报警电路的关注温度阈值调整到TS。如果温度高于TS，ALT管脚就还会产生报警有效电平，主机一旦采集到这个报警信号就会启动中断程序second_level_alert_interrupt()，切断压缩机工作，保护系统。如果温度低于TS而不会报警。只有当温度低于TH时，二级温度报警才会撤销。

具体实时中，只有当二级报警撤销，主机发送强制下拉电平，然后释放ALT管脚。芯片才会退出二级警报监测控制，回到一级警报检测控制。

主机程序可以用C语言，具体表达如下：

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (6)

1.一种多阈值温度传感器开关器件，其特征在于，包括：温度传感单元、温度转换电路、温度寄存器、CR寄存器、数字报警电路、ALT接口通讯电路、电阻检测电路以及ALT管脚；

所述温度传感单元连接所述温度转换电路，所述温度转换电路通过所述温度寄存器连接所述数字报警电路，所述数字报警电路连接所述ALT接口通讯电路，所述温度转换电路通过所述CR寄存器连接所述电阻检测电路，所述ALT接口通讯电路和所述电阻检测电路共同连接所述ALT管脚；

其中，所述数字报警电路包括多个报警温度阈值，根据所述温度传感单元检测到的温度值与所述多个报警温度阈值之间的关系，设置所述ALT接口通讯电路在ALT管脚的输出电平为报警电平或非报警电平；

所述电阻检测电路根据所述ALT管脚的不同外接电阻设置所述CR寄存器内的CR值从而调节所述温度转换电路的温度转换周期；

所述数字报警电路分别与TH寄存器、TL寄存器以及TS寄存器连接，所述TH寄存器、所述TL寄存器以及所述TS寄存器分别存储有报警温度阈值：TH值、TL值以及TS值，TS值大于等于TH值，TH值大于等于TL值；

所述数字报警电路在所述温度传感单元检测到的温度大于TH值时执行一级报警，在所述温度传感单元检测到的温度大于TS值时执行二级报警，在所述温度传感单元检测到的温度小于TL值时不报警；

所述报警电平为低电平，非报警电平为高电平；

在所述温度传感单元检测到的温度大于TH值后，所述ALT接口通讯电路从所述ALT管脚接收上拉电平，从而在所述温度传感单元检测到的温度大于TS值后，所述ALT接口通讯电路继续在ALT管脚输出报警电平。

2.根据权利要求1所述的多阈值温度传感器开关器件，其特征在于，所述外接电阻为上拉电阻；

上拉电阻是2KΩ时 ，代表转换周期为t_conv＝125ms；外接上拉电阻是4.7KΩ时 ，代表转换周期为t_conv＝250ms；外接上拉电阻是10.5KΩ时 ，代表转换周期为t_conv＝500ms；外接上拉电阻是14KΩ时 ，代表转换周期为t_conv＝1s；外接上拉电阻是18.7KΩ时 ，代表转换周期为t_conv＝2s，其他电阻值时 ，代表转换周期为t_conv＝4s；温度转换的频率F_conv＝(1/t_conv)。

3.一种多阈值温度传感器开关器件的控制方法，其特征在于，采用权利要求1所述的多阈值温度传感器开关器件，执行包括：

一级报警检测步骤：温度传感单元实时检测温度，数字报警电路在检测到的温度大于TH值的情况下，控制ALT接口通讯电路在ALT管脚输出报警电平直至温度传感单元检测到的温度小于TL值，同时，在ALT接口通讯电路从ALT管脚收到上拉电平时进入二级报警检测步骤；

二级报警检测步骤：温度传感单元实时检测温度，数字报警电路在检测到的温度大于TS值的情况下控制ALT接口通讯电路在ALT管脚输出报警电平，直至检测到的温度小于TH值且在ALT接口通讯电路从ALT管脚收到下拉电平的情况下回到一级报警检测步骤；

温度转换周期调节步骤：电阻检测电路根据ALT管脚的不同外接电阻设置CR寄存器内的CR值从而调节温度转换电路的温度转换周期。

4.根据权利要求3所述的多阈值温度传感器开关器件的控制方法，其特征在于，TS值大于等于TH值，TH值大于等于TL值。

5.根据权利要求3所述的多阈值温度传感器开关器件的控制方法，其特征在于，外接电阻为上拉电阻；

上拉电阻是2KΩ时 ，代表转换周期为t_conv＝125ms；外接上拉电阻是4.7KΩ时 ，代表转换周期为t_conv＝250ms；外接上拉电阻是10.5KΩ时 ，代表转换周期为t_conv＝500ms；外接上拉电阻是14KΩ时 ，代表转换周期为t_conv＝1s；外接上拉电阻是18.7KΩ时 ，代表转换周期为t_conv＝2s，其他电阻值时 ，代表转换周期为t_conv＝4s；温度转换的频率F_conv＝(1/t_conv)。

6.根据权利要求3所述的多阈值温度传感器开关器件的控制方法，其特征在于，所述报警电平为低电平，非报警电平为高电平。

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