基于MAX6675多路溫度采集系統設計與實(shí)現

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(jìn)行控制，實(shí)現一個(gè)多路溫度采集系統。文中介紹了系統的硬件電路結構，并根據芯片的內部時(shí)序介紹了CPLD內部邏輯電路的設計。通過(guò)兩種溫度環(huán)境下的系統測試，給出了溫度數據的統計圖，證明了MAX6675及設計的多路溫度采集系統的良好性能。
關(guān)鍵詞 MAX6675；CPLD；K型熱電偶；多路溫度采集；Matlab

K型熱電偶是當前工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)實(shí)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?xún)r(jià)比，使得K型熱電偶應用廣泛。然而K型熱電偶存在非線(xiàn)性、冷補償等問(wèn)題，特別是在處理補償問(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(shí)驗，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電路、內部邏輯設計模塊、誤差分析和實(shí)驗統計報告，以及MAX6675多路溫度采集系統的應用過(guò)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(xiàn)性校正、熱電偶斷線(xiàn)檢測的串行K型熱電偶模數轉換器，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(guān)，而且與冷端的溫度有關(guān)。在以往的應用中，有多種冷端補償方法，如冷端冰點(diǎn)法或電橋補償法等，但調試較復雜。另外，由于熱電偶的非線(xiàn)性，以往是采用微處理器表格法或線(xiàn)性電路等方法，來(lái)減小熱電偶本身非線(xiàn)性帶來(lái)的測量誤差，但這些增加了程序編制及調試電路的難度。而MAX6675對其內部元器件的參數進(jìn)行了激光修正，從而對熱電偶的非線(xiàn)性進(jìn)行了內部修正。同時(shí)，MAX6675內部集成的冷端補償電路、非線(xiàn)性校正電路、斷線(xiàn)檢測電路都給K型熱電偶的使用帶來(lái)了便利。 MAX6675的特點(diǎn)有：(1)內部集成有冷端補償電路；(2)帶有簡(jiǎn)單的3位串行接口；(3)可將溫度信號轉換成12位數字量，溫度分辨率達0.25℃；(4)內含熱電偶斷線(xiàn)檢測電路。其內部原理圖如圖1所示。