基于MAX6675多路溫度采集系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

摘要 應用溫度采集芯片MAX6675，將其與K型熱電偶結合，利用CPLD對其進行控制，實現(xiàn)一個多路溫度采集系統(tǒng)。文中介紹了系統(tǒng)的硬件電路結構，并根據(jù)芯片的內(nèi)部時序介紹了CPLD內(nèi)部邏輯電路的設計。通過兩種溫度環(huán)境下的系統(tǒng)測試，給出了溫度數(shù)據(jù)的統(tǒng)計圖，證明了MAX6675及設計的多路溫度采集系統(tǒng)的良好性能。
關鍵詞 MAX6675；CPLD；K型熱電偶；多路溫度采集；Matlab

K型熱電偶是當前工業(yè)生產(chǎn)、科學實驗較為常用的一種溫度傳感器，它可以直接測量各種生產(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。由于它的測量范圍及其較高的性價比，使得K型熱電偶應用廣泛。然而K型熱電偶存在非線性、冷補償?shù)葐栴}，特別是在處理補償問題時，需要付出較高的代價且難以有較好的成效。所以本文介紹的MAX6675溫度采集芯片，彌補了K型熱電偶上述缺陷。將MAX6675和K型熱電偶結合并用于工業(yè)生產(chǎn)和實驗，能為工程帶來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)部邏輯設計模塊、誤差分析和實驗統(tǒng)計報告，以及MAX6675多路溫度采集系統(tǒng)的應用過程和性能報告。

1 MAX6675介紹
MAX6675是美國Maxim公司生產(chǎn)的帶有冷端補償、線性校正、熱電偶斷線檢測的串行K型熱電偶模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它的溫度分辨能力為0.25 ℃；冷端補償范圍為-20～+80℃；工作電壓為3．0～5．5 V。
根據(jù)熱電偶測溫原理，熱電偶的輸出熱電勢不僅與測量端的溫度有關，而且與冷端的溫度有關。在以往的應用中，有多種冷端補償方法，如冷端冰點法或電橋補償法等，但調(diào)試較復雜。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，來減小熱電偶本身非線性帶來的測量誤差，但這些增加了程序編制及調(diào)試電路的難度。而MAX6675對其內(nèi)部元器件的參數(shù)進行了激光修正，從而對熱電偶的非線性進行了內(nèi)部修正。同時，MAX6675內(nèi)部集成的冷端補償電路、非線性校正電路、斷線檢測電路都給K型熱電偶的使用帶來了便利。 MAX6675的特點有：(1)內(nèi)部集成有冷端補償電路；(2)帶有簡單的3位串行接口；(3)可將溫度信號轉(zhuǎn)換成12位數(shù)字量，溫度分辨率達0.25℃；(4)內(nèi)含熱電偶斷線檢測電路。其內(nèi)部原理圖如圖1所示。