基于MAX6675多路溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要 應(yīng)用溫度采集芯片MAX6675，將其與K型熱電偶結(jié)合，利用CPLD對(duì)其進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)一個(gè)多路溫度采集系統(tǒng)。文中介紹了系統(tǒng)的硬件電路結(jié)構(gòu)，并根據(jù)芯片的內(nèi)部時(shí)序介紹了CPLD內(nèi)部邏輯電路的設(shè)計(jì)。通過(guò)兩種溫度環(huán)境下的系統(tǒng)測(cè)試，給出了溫度數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)圖，證明了MAX6675及設(shè)計(jì)的多路溫度采集系統(tǒng)的良好性能。
關(guān)鍵詞 MAX6675；CPLD；K型熱電偶；多路溫度采集；Matlab

K型熱電偶是當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)較為常用的一種溫度傳感器，它可以直接測(cè)量各種生產(chǎn)中0～1 300℃范圍內(nèi)的液體蒸汽，氣體介質(zhì)和固體表面溫度。由于它的測(cè)量范圍及其較高的性價(jià)比，使得K型熱電偶應(yīng)用廣泛。然而K型熱電偶存在非線性、冷補(bǔ)償?shù)葐?wèn)題，特別是在處理補(bǔ)償問(wèn)題時(shí)，需要付出較高的代價(jià)且難以有較好的成效。所以本文介紹的MAX6675溫度采集芯片，彌補(bǔ)了K型熱電偶上述缺陷。將MAX6675和K型熱電偶結(jié)合并用于工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)，能為工程帶來(lái)諸多便利且減少繁瑣的附加電路。本文給出了基于CPLD的多路溫度采集系統(tǒng)電路、內(nèi)部邏輯設(shè)計(jì)模塊、誤差分析和實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)報(bào)告，以及MAX6675多路溫度采集系統(tǒng)的應(yīng)用過(guò)程和性能報(bào)告。

1 MAX6675介紹
MAX6675是美國(guó)Maxim公司生產(chǎn)的帶有冷端補(bǔ)償、線性校正、熱電偶斷線檢測(cè)的串行K型熱電偶模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它的溫度分辨能力為0.25 ℃；冷端補(bǔ)償范圍為-20～+80℃；工作電壓為3．0～5．5 V。
根據(jù)熱電偶測(cè)溫原理，熱電偶的輸出熱電勢(shì)不僅與測(cè)量端的溫度有關(guān)，而且與冷端的溫度有關(guān)。在以往的應(yīng)用中，有多種冷端補(bǔ)償方法，如冷端冰點(diǎn)法或電橋補(bǔ)償法等，但調(diào)試較復(fù)雜。另外，由于熱電偶的非線性，以往是采用微處理器表格法或線性電路等方法，來(lái)減小熱電偶本身非線性帶來(lái)的測(cè)量誤差，但這些增加了程序編制及調(diào)試電路的難度。而MAX6675對(duì)其內(nèi)部元器件的參數(shù)進(jìn)行了激光修正，從而對(duì)熱電偶的非線性進(jìn)行了內(nèi)部修正。同時(shí)，MAX6675內(nèi)部集成的冷端補(bǔ)償電路、非線性校正電路、斷線檢測(cè)電路都給K型熱電偶的使用帶來(lái)了便利。 MAX6675的特點(diǎn)有：(1)內(nèi)部集成有冷端補(bǔ)償電路；(2)帶有簡(jiǎn)單的3位串行接口；(3)可將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成12位數(shù)字量，溫度分辨率達(dá)0.25℃；(4)內(nèi)含熱電偶斷線檢測(cè)電路。其內(nèi)部原理圖如圖1所示。