MAX6675的温度传感器报告
MAX6675的温度传感器报告实验项目：热电偶温度传感器的设计实验地点：信息学院传感器实验室专业班级：电科1401班学号：全文结束》》001864 学生姓名：李康泽全文结束》》年12月26日太原理工大学课程设计任务书学生姓名专业班级课程名称传感器原理及应用课程设计设计名称设计周数1、5周设计任务主要设计参数设计内容设计要求主要参考资料学生提交归档文件注：1、课程设计完成后，学生提交的归档文件应按照：封面说明书—温度，对周边环境会产生重要影响、和人们的衣食住行、农业生产等方面密不可分。
温度的测量在工业、农业生产中必不可少，在工业生产中甚至需要时刻观察温度的变化。
所以通过对温度的测量和测温设备的研究具有非比寻常的意义。
在社会生产力的不断提高下，对温度测量系统收集的温度数据方法要求越来越高，已经渗透到社会方方面面。
温度的测量主要应用于工业、农业这两大领域。
在这两大领域中，无论是机械的正常运转还是农作物的蓬勃生长，都离不开温度的测量。
在工业生产中，由于生产环境的限制，员工不可长时间停留观察设备运行正常或因为其他原因不能在现场。
这是找到最佳的方式收集数据的迫切需要，将数据发送到一个比较好操作的控制室，便于工作人员对数据的分析与处理；在农业生产上，对温室大棚的温度监测，以前都是选择分区取样的人工处理方式，工作辛苦，精确度不高。
而且在实际操作中，因为大棚的诸多环境限制因素，例如占地面积广、测量点分散而且数目多，所以这种测量方式已经被淘汰。
当前的科技水平下，为了取得更大的效益促使我们必须找到一种精确、简便易行的温度采集测量方法。
在科学技术的不断发展下，现代社会对各种参数：准确度和精密度的要求有一个几何增长。
在以此基础上，如何快速、准确获取这些参数需要依靠现代信息的发展水平。
传感器技术、通信技术、计算机结构技术并称当代三大信息采集技术，而这之中传感器技术遥遥领先其他两种技术，特别是传感器技术中对于温度的测量。
所以研究温度的收集方式和设备这一课题是相关领域国内外研究者的重要课题之一。
对于本课题而言，基于测温线的温度测量系统可以较为简洁方便的测量出温度。
温热电阻传感器可分为金属热电阻式和半导体热电阻式两大类，前者简称热电阻，后者简称热敏电阻。
常用的热电阻材料有铂、铜、镍、铁等，它具有高温度系数、高电阻率、化学、物理性能稳定、良好的线性输出特性等，常用的热电阻如PT 100、PT1000等。
近年来各半导体厂商陆续开发了数字式的温度传感器，如DALLAS公司DS18B20，MAXIM公司的MAX6576、MAX6577，ADI公司的AD7416等，这些芯片的显著优点是与单片机的接口简单，如DS18B20该温度传感器为单总线技术，MAXIM公司的2种温度传感器一个为频率输出，一个为周期输出，其本质均为数字输出，而ADI公司的AD7416的数字接口则为近年也比较流行的I2C总线，这些本身都带数字接口的温度传感器芯片给用户带来了极大的方便。
采用热电阻传感器设计测温电路，需要设计恒流源、冷端补偿电路、线性校正电路、放大电路、A/D 转换电路，过程比较繁琐，集成度低，并且各个电路存在偏差，这些偏差经过多级电路后形成较大误差，严重影响测量温度值。
为了电路简洁方便集成度高，减小误差，本次测温电路选用K型热电偶，配合MAX6675完成测温系统。
热电偶是工业中常用的温度测温元件，具有如下特点：① 测量精度高：热电偶与被测对象直接接触，不受中间介质的影响；② 热响应时间快：热电偶对温度变化反应灵敏；③ 测量范围大：热电偶从20℃～80℃，它的温度分辨能力为0、25 ℃，可以测量0℃～1023、75℃的温度，工作电压为3、 0～5、5V。
MAX6675的主要特性如下：①简单的SPI串行口温度值输出；②0℃～+1024℃的测温范围；③12位0、25℃的分辨率；④片内冷端补偿；⑤高阻抗差动输入；⑥热电偶断线检测；⑦单一+5V的电源电压；⑧低功耗特性；⑨工作温度范围-20℃～+85℃；⑩2000V的ESD信号。
该器件采用8引脚SO帖片封装。
引脚排列如图4所示，引脚功能如下表所列。
图4：MAX6675引脚排列MAX66475引脚功能如下表所示：引脚名称功能1GND接地端2T-K型热电偶负极3T+K型热电偶正极4VCC正电源端5SCK串行时钟输入6CS片选端，CS为低时、启动串行接口7SO串行数据输出8N、C、空引脚3、2、3 MAX6675的工作原理与功能根据热电偶测温原理，热电偶的输出热电势不仅与测量端的温度有关，而且与冷端的温度有关，使用硬件电路进行冷端补偿时，虽能部分改善测量精度，但图5：MAX6675工作原理由于热电偶使用环境的不同及硬件电路本身的局限性，效果并不明显；而使用软件补偿，通常是使用微处理机表格法或线性电路等方法来减小热电偶本身非线性带来的测量误差，但同时也增加了程序编制及调试电路的难度。
MAX6675对其内部元器件参数进行了激光修正，从而对热电偶的非线性进行了内部修正。
同时，MAX6675内部集成的冷端补偿电路、非线性校正电路、断偶检测电路都给K型热电偶的使用带来了极大方便，其工作原理如图5所示。
(1)温度变换MAX6675内部具有将热电偶信号转换为与ADC输入通道兼容电压的信号调节放大器，T+和T-输入端连接到低噪声放大器A1，以保证检测输入的高精度，同时是热电偶连接导线与干扰源隔离。
热电偶输出的热电势经低噪声放大器A1放大，再经过A2电压跟随器缓冲后，送至ADC的输入端。
在将温度电压值转换为相等价的温度值之前，它需要对热电偶的冷端进行补偿，冷端温度即是MAX6675周围温度与0℃实际参考值之间的差值。
对于K型热电偶, 电压变化率为41µ/℃, 电压可由线性公式Vout=（41µ/℃）×（tR-tAMB）来近似热电偶的特性。
上式中, Vout为热电偶输出电压（mV）, tR是测量点温度，tAMB是周围温度。
(2)冷端补偿热电偶的功能是检测热、冷两端温度的差值，热电偶热节点温度可在0℃～+1023、75℃范围变化。
冷端即安装MAX6675的电路板周围温度，比温度在-20℃～+85℃范围内变化。
当冷端温度波动时，MAX6675仍能精确检测热端的温度变化。
(3)热补偿在测温应用中，芯片自热将降低MAX6675温度测量精度，误大小依赖于MAX6675封装的热传导性、安装技术和通风效果。
为降低芯片自热引起的测量误差，可在布线时使用大面积接地技术提高MAX6675温度测量精度。
(4)噪声补偿MAX6675的测量精度对电源耦合噪声较敏感。
为降低电源噪声影响，可在MAX6675的电源引脚附近接入1只0、1μF陶瓷旁路电容。
(5)测量精度的提高热电偶系统的测量精度可通过以下预防措施来提高：①尽量采用不能从测量区域散热的大截面导线；②如必须用小截面导线，则只能应用在测量区域，并且在无温度变化率区域用扩展导线；③避免受能拉紧导线的机械挤压和振动；④当热电偶距离较远时，应采用双绞线作热电偶连线；⑤在温度额定值范围内使用热电偶导线；⑥避免急剧温度变化；⑦在严劣环境中，使用合适的保护套以保证热电偶导线；⑧仅在低温和小变化率区域使用扩展导线；⑨保持热电偶电阻的事件记录和连续记录。
(6)SPI串行接口MAX6675采用标准的SPI串行外设总线与MCU接口，且MAX6675只能作为从设备。
MAX6675 SO端输出温度数据的格式如图3所示，MAX6675 SPI接口时序如图4所示。
MAX6675从SPI串行接口输出数据的过程如下：MCU使CS变低并提供时钟信号给SCK，由SO读取测量结果。
CS变低将停止任何转换过程；CS 变高将启动一个新的转换过程。
一个完整串行接口读操作需16个时钟周期，在时钟的下降沿读16个输出位，第1位和第15位是一伪标志位，并总为0；第14位到第3位为以MSB到LSB顺序排列的转换温度值；第2位平时为低，当热电偶输入开放时为高，开放热电偶检测电路完全由MAX6675实现，为开放热电偶检测器操作，T-必须接地，并使能地点尽可能接近GND脚；第1位为低以提供MAX6675器件身份码，第0位为三态。
图6：SO端数据输出图7：MAX6675通信协议图图8：MAX6675典型应用3、3、89C51单片机MCU是整个系统的控制核心，由于温度测量系统的接口方便，综合考虑整个系统，选用美国ATMEL公司生产的AT89C51型单片机。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，其外观引脚如图9所示：图9：89C51单片机AT89C51提供以下标准功能：4k字节的flash闪速存储器，可以反复擦除100次，128字节内部RAM，4个8位并行I/O口，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。
同时，AT89C51可降至0hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式、空闲方式停止CPU工作，但允许RAM，定时/技术器，串行通信口及中断系统继续工作。
掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作指导下一个硬件复位。
AT89C51共有4个双向的8位并行I/O端口，分别为P0~P3，共有32根口线，端口的每一位均由锁存器、输出驱动器和输入缓冲器所组成。
P0~P3的端口寄存器属于特殊功能寄存器系列。
这四个端口除了可以按字节寻址外还可以位寻址。
其中P0口为漏极开路作为输出使用时应外加上拉电阻，P3口既可以做为普通I/O口使用，还可以作为特定的功能引脚。
虽然51单片机只有一个串口接口，但其I/O口既可以用字节寻址也可以位寻址，这样在实际应用中，我们就可以通过模拟不同总线的时序特征来实现各种数据的传输。
AT89C51单片机内部有一个功能强大的全双工的一部通信串口。
其串行口有四种工作方式：分别为同步通信方式、8位异步收发、9位异步收发（特定波特率）、9位异步收发（定时器控制波特率）。
它有两个物理上独立接收发送缓冲器SBUF，可同时发送、接收数据。
波特率可由软件设置片内的定时器来控制，而且每当串行口接收或发送1B完毕，均可发出中断请求。
3、4、4位共阳极LED7段LED数码管是利用7个LED（发光二极管）外加一个小数点的LED组合而成的显示设备，可以显示0~9等10个数字和小数点，使用非常广泛。
图10：（a）管脚排列（b）共阳结构设计中采用的是7SEG-MPX4-CA，如下图示：1234为位选，ABCDEFG DP为段码。
图11：ABCDEFG DP为段码4、硬件电路4、1、温度采集转换电路模块温度采集电路模块包括K型热电偶和max6675所组成的电路模块，其电路原理图如图3-2所示，热电偶的功能是检测热、冷两端温度的差值，热电偶热节点温度可在0℃～+l023、75℃范围变化。
STM32驱动MAX6675读取温度(原创)
MAX6675是带冷端补偿的K型热电偶转换芯片，SO-8封装，精度12位，分辨率0.25℃，测量最高温度1023.75℃。
也就是1024/（2的12次方）=0.25℃。
VCC-GND接3~5.5V电压；T+，T-分别接K型热电偶正负极；CS为片选，低电平有效；SCK为串行时钟，需要由STM32提供；SO为数据串行输出；接线方式：MAX6675的输出方式是单片机输入时钟脉冲，MAX6675在时钟的下跳沿在SO管脚上输出数据。
在数据手册第5页有时序说明，在6页有时序图，时序说明和时序图有差别。
本人在读取数据过程中，发现按照时需说明操作，是正确的；而按时序图操作读取的数据有错误。
MAX6675每次输出一共是16位数据，第一位也就是D15，是虚拟位；D14-D3，是12位的温度MSB-LSB，也就是高位在前地位在后；D2是一个标志，正常为0，一旦热电偶开路，则为1；D1是ID，通常为0，不懂啥意思，反正我不管怎样读都为0；D0是三态输出。
Force CS low to output the first bit on the SO pin. Acomplete serial interface read requires 16 clock cycles.Read the 16 output bits on the falling edge of the clock.The first bit, D15, is a dummy sign bit and is alwayszero. BitsD14–D3 contain the converted temperature inthe order of MSB to LSB. Bit D2 is normally low andgoes high when the thermocouple input is open. D1 islow to provide a device ID for the MAX6675 and bit D0 is three-state.以上是时序说明，说的是在CS=0时，第一位就输出了，可以直接读取，不需要时钟，也就是读取16位数据只需要15个时钟；而时序图说的是CS=0之后，需要在第一个时钟下降沿读取第一位数据，也就是16位数据16个时钟；据我的实验，第一个数据不需要时钟，如果输出时钟，则所有数据左移一位。
基于MAX6675的温度采集系统的设计(1)
图3MAX6675的引脚图在测控系统中，用传统手工方法和测量手段测量温度，不仅精度低，速度慢，可靠性差，而且测量时耗费人力。
扩展一块或多块A ／D 采集卡，虽然可以快速、精确、可靠地进行测量，但是在模拟量较少或是温度等缓变信号场合，采用总线型A ／D 卡并不是最合适、最经济的方案。
考虑到为了克服这些缺点，选择一种新的电平转换装置是非常有必要的。
MAX6675的出现解决了这一问题。
MAX6675是一复杂的单片热电偶数字转换器，内部具有信号调节放大器、12位的模拟／数字化热电偶转换器、冷端补偿这种传感和校正、数字控制器、1个SPI 兼容接口和1个相关的逻辑控制。
因此采用这种装置是最经济实用的选择。
1基于MAX6675的温度采集系统的总体设计本设计是以单片机为核心的最小温度采集系统。
它主要是采用热敏传感器采集温度并进行信号处理。
再经过A ／D 转换电路转换成数字信号后，送给单片机进行信号处理与计算。
计算的结果从显示台上显示出来。
在设计中，还采用了一个小键盘，小键盘的主要功能是预设一个过热超温或低温报警的检测值。
设计思路可参见图1温度采集系统的方框图。
本设计中模块的功能如下：MAX6675模块：用自带的热电偶将被测温度量经过温度传感器转换为供给内置的A ／D 转换器的电量，然后用内置的A ／D转换器将电量转换成可供单片机识别接收的二进制数值。
单片机：对接收到的二进制数值按照设计目的进行相应的处理。
显示器：是将采集到的温度并经过单片机的处理完毕后的结果显示出来，让人们能看到此时此处的温度值。
小键盘：预设温度限定值。
报警器：当温度超出限定值时发出特定频率的声音来提醒人们。
2系统的连接图2由MAX6675构成的测温系统电路框图由MAX6675构成的测温系统电路框图如图2所示。
K 型热电偶接在MAX6675的T＋、T－端，热电偶的冷端接地。
主机选用AT89C51单片机，MAX6675作为从机，从8951的P1．1端口给MAX6675发送串行时钟，P1．0端口用来接收MAX6675输出的温度数据。
STM32程序之MAX6675热电偶温度读取
}
//拉高
HAL_GPIO_WritePin（K_PORT，K_CS，GPIO_PIN_SET）;
return k;
}
使用一个结构体，返回K的状态和读数。
因为热电偶是电阻测量，因此热电偶和MAX6675之间的连接必须可靠，
连接处的电阻会影响读数。
端口定义根据实际进行修改，这里使用了spi2
［cpp］view plain copபைடு நூலகம்/*
*
* max667.h
*/
#ifndef _MAX6675_H
#define _MAX667_H
#include stm32f1xx_hal.h
#include pinname.h
#define K_PORT GPIOC
typedef struct {
int16_t v;
int8_t error;
}K_Value;
K_Value read_k（void）;
#endif
不考虑前导D15，只是直接读。
［cpp］view plain copy/*
* max6675.c
*
*/
#include max6675.h
extern SPI_HandleTypeDef hspi2;
12位，换算。
MAX6675文档强调是在时钟下降沿读取数据，因此将SPI2配置为：
［cpp］view plain copyhspi2.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW;
hspi2.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_2EDGE;
hspi2.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_128;
关于MAX6675的说明书
General DescriptionThe MAX6675 performs cold-junction compensation and digitizes the signal from a type-K thermocouple. The data is output in a 12-bit resolution, SPI-compatible, read-only format.This converter resolves temperatures to 0.25°C, allows readings as high as +1024°C, and exhibits thermocouple accuracy of 8 LSBs for temperatures ranging from 0°C to +700°C.The MAX6675 is available in a small, 8-pin SO package.Applications●Industrial ●Appliances ●HVACFeatures●Direct Digital Conversion of Type -K ThermocoupleOutput ●Cold-Junction Compensation●Simple SPI-Compatible Serial Interface ●12-Bit, 0.25°C Resolution ●Open Thermocouple DetectionPART TEMP RANGE PIN-PACKAGE MAX6675ISA-20°C to +85°C8 SOMAX6675Cold-Junction-Compensated K-Thermocouple-to-Digital Converter (0°C to +1024°C)19-2235; Rev 3; 6/21Ordering InformationEVALUATION KIT AVAILABLEClick here to ask about the production status of specific part numbers.Supply Voltage (V CC to GND) ............................... -0.3V to +6V SO, SCK, CS , T-, T+ to GND .....................-0.3V to V CC + 0.3V SO Current ....................................................................... 50mA ESD Protection (Human Body Model) .......................... ±2000V Continuous Power Dissipation (T A = +70°C)8-Pin SO (derate 5.88mW/°C above +70°C) ............. 471mW Operating Temperature Range ..........................-20°C to +85°CStorage Temperature Range ...........................-65°C to +150°C Junction Temperature .................................................... +150°C SO PackageVapor Phase (60s) . .....................................................+215°C Infrared (15s) ..............................................................+220°C Lead Temperature (soldering, 10s) ............................... +300°C(V CC = +3.0V to +5.5V, T A = -20°C to +85°C, unless otherwise noted. Typical values specified at +25°C.) (Note 1)PARAMETERSYMBOLCONDITIONSMINTYP MAX UNITSTemperature ErrorT THERMOCOUPLE = +700°C,T A = +25°C (Note 2)V CC = +3.3V -5+5LSBV CC = +5V -6+6T THERMOCOUPLE = 0°C to +700°C, T A = +25°C (Note 2)V CC = +3.3V -8+8V CC = +5V -9+9T THERMOCOUPLE = +700°Cto +1000°C, T A = +25°C (Note 2)V CC = +3.3V -17+17V CC = +5V-19+19Thermocouple Conversion Constant10.25µV/LSB Cold-JunctionCompensation Error T A = -20°C t o +85°C (Note 2)V CC = +3.3V -3.0+3.0°C V CC= +5V-3.0+3.0Resolution0.25°C Thermocouple Input Impedance 60k W Supply Voltage V CC 3.05.5V Supply CurrentI CC0.7 1.5mA Power-On Reset Threshold V CC rising12 2.5V Power-On Reset Hysteresis 50mV Conversion Time (Note 2)0.170.22sSERIAL INTERFACE Input Low Voltage V IL 0.3 x V CCV Input High Voltage V IH 0.7 x V CCV Input Leakage Current I LEAK V IN = GND or V CC±5µA Input CapacitanceC IN5pFto-Digital Converter (0°C to +1024°C)Electrical CharacteristicsStresses beyond those listed under “Absolute Maximum Ratings” may cause permanent damage to the device. These are stress ratings only, and functional operation of the device at these or any other conditions beyond those indicated in the operational sections of the specifications is not implied. Exposure to absolute maximum rating conditions for extended periods may affect device reliability.Absolute Maximum RatingsNote 1: All specifications are 100% tested at T A = +25°C. Specification limits over temperature (T A = T MIN to T MAX ) are guaranteedby design and characterization, not production tested.Note 2: Guaranteed by design. Not production tested.(V CC = +3.3V, T A = +25°C, unless otherwise noted.)(V CC = +3.0V to +5.5V, T A = -20°C to +85°C, unless otherwise noted. Typical values specified at +25°C.) (Note 1)PARAMETERSYMBOL CONDITIONSMIN TYPMAXUNITS Output High Voltage V OH I SOURCE = 1.6mA V CC - 0.4V Output Low Voltage V OLI SINK = 1.6mA0.4VTIMINGSerial Clock Frequency f SCL 4.3MHz SCK Pulse High Width t CH 100ns SCK Pulse Low Width t C L 100ns CSB Fall to SCK Rise t CSS C L = 10pF 100ns CSB Fall to Output Enable t DV C L = 10pF 100ns CSB Rise to Output Disable t TR C L = 10pF 100ns SCK Fall to Output Data Validt DOC L = 10pF100ns-50510-103050OUTPUT CODE ERROR vs. VOLTAGE DIFFERENTIALM A X 6675 t o c 02VOLTAGE DIFFERENTIAL (mV)O U T P U T C O D E E R R O R (L S B )1020401086420451530607590OUTPUT CODE ERROR vs. AMBIENT TEMPERATUREM A X 6675 t o c 01TEMPERATURE (°C)O U T P U T C O D E E R R O R (L S B )to-Digital Converter (0°C to +1024°C)Typical Operating CharacteristicsElectrical Characteristics (continued)Detailed DescriptionThe MAX6675 is a sophisticated thermocouple-to-digi- tal converter with a built-in 12-bit analog-to-digital con-verter (ADC). The MAX6675 also contains cold-junction compensation sensing and correction, a digital con- troller, an SPI-compatible interface, and associated control logic.The MAX6675 is designed to work in conjunction with an external microcontroller (µC) or other intelligence in ther-mostatic, process-control, or monitoring applications. Temperature ConversionThe MAX6675 includes signal-conditioning hardware to convert the thermocouple’s signal into a voltage compat-ible with the input channels of the ADC. The T+and T- inputs connect to internal circuitry that reduces the intro- duction of noise errors from the thermocouple wires. Before converting the thermoelectric voltages into equivalent temperature values, it is necessary to com-pensate for the difference between the thermocouple cold-junction side (MAX6675 ambient temperature) and a 0°C virtual reference. For a type-K thermocouple, the voltage changes by 41µV/°C, which approximates the thermocouple characteristic with the following linear equation:V OUT = (41µV / °C) x (T R - T AMB)Where:V OUT is the thermocouple output voltage (µV).T R is the temperature of the remote thermocouple junc-tion (°C).T AMB is the ambient temperature (°C).Cold-Junction CompensationThe function of the thermocouple is to sense a differ- ence in temperature between two ends of the thermo- couple wires. The thermocouple’s hot junction can be read from 0°C to +1023.75°C. The cold end (ambi-ent temperature of the board on which the MAX6675 is mounted) can only range from -20°C to +85°C. While the temperature at the cold end fluctuates, the MAX6675 continues to accurately sense the tempera- ture difference at the opposite end.The MAX6675 senses and corrects for the changes in the ambient temperature with cold-junction compen-sation. The device converts the ambient temperature reading into a voltage using a temperature-sensing diode. To make the actual thermocouple temperature measurement, the MAX6675 measures the voltage from the thermocouple’s output and from the sensing diode. The device’s internal circuitry passes the diode’s volt- age (sensing ambient temperature) and thermocouple voltage (sensing remote temperature minus ambient temperature) to the conversion function stored in the ADC to calculate the thermocouple’s hot-junction tem-perature.Optimal performance from the MAX6675 is achieved when the thermocouple cold junction and the MAX6675 are at the same temperature. Avoid placing heat-gen-erating devices or components near the MAX6675 because this may produce cold-junction-related errors. DigitizationThe ADC adds the cold-junction diode measurement with the amplified thermocouple voltage and reads out the 12-bit result onto the SO pin. A sequence of all zeros means the thermocouple reading is 0°C. A sequence of all ones means the thermocouple reading is +1023.75°C.PIN NAME FUNCTION1GND Ground2T-Alumel Lead of Type-K Thermocouple.Should be connected to ground externally. 3T+Chromel Lead of Type-K Thermocouple4V CC Positive Supply. Bypass with a 0.1µFcapacitor to GND.5SCK Serial Clock Input6CS Chip Select. Set CS low to enable the serialinterface.7SO Serial Data Output8N.C.No Connection to-Digital Converter (0°C to +1024°C)Pin DescriptionApplications InformationSerial InterfaceThe T ypical Application Circuit shows the MAX6675 interfaced with a microcontroller. In this example, the MAX6675 processes the reading from the thermocou- ple and transmits the data through a serial interface. Force CS low and apply a clock signal at SCK to read the results at SO. Forcing CS low immediately stops any conversion process. Initiate a new conversion process by forcing CS high.Force CS low to output the first bit on the SO pin. A complete serial interface read requires 16 clock cycles. Read the 16 output bits on the falling edge of the clock. The first bit, D15, is a dummy sign bit and is always zero. Bits D14–D3 contain the converted temperature in the order of MSB to LSB. Bit D2 is normally low and goes high when the thermocouple input is open. D1 is low to provide a device ID for the MAX6675 and bit D0 is three-state.Figure 1a is the serial interface protocol and Figure 1b shows the serial interface timing. Figure 2 is the SO out-put.Open ThermocoupleBit D2 is normally low and goes high if the thermocou- ple input is open. In order to allow the operation of the open thermocouple detector, T- must be grounded. Make the ground connection as close to the GND pin as possible.Noise ConsiderationsThe accuracy of the MAX6675 is susceptible to power- supply coupled noise. The effects of power-supply noise can be minimized by placing a 0.1µF ceramic bypass capacitor close to the supply pin of the device.Thermal ConsiderationsSelf-heating degrades the temperature measurement accuracy of the MAX6675 in some applications. The magnitude of the temperature errors depends on the thermal conductivity of the MAX6675 package, the mounting technique, and the effects of airflow. Use a large ground plane to improve the temperature mea- surement accuracy of the MAX6675.The accuracy of a thermocouple system can also be improved by following these precautions:●Use the largest wire possible that does not shuntheat away from the measurement area.●If small wire is required, use it only in the region ofthe measurement and use extension wire for theregion with no temperature gradient.●Avoid mechanical stress and vibration, which couldstrain the wires.●When using long thermocouple wires, use a twisted-pair extension wire.●Avoid steep temperature gradients.●Try to use the thermocouple wire well within its tem-perature rating.●Use the proper sheathing material in hostile environ-ments to protect the thermocouple wire.●Use extension wire only at low temperatures andonly in regions of small gradients.●Keep an event log and a continuous record of ther-mocouple resistance.Reducing Effects of Pick-Up NoiseThe input amplifier (A1) is a low-noise amplifier designed to enable high-precision input sensing. Keep the thermocouple and connecting wires away from elec-trical noise sources.to-Digital Converter (0°C to +1024°C)Figure 2. SO OutputFigure 1b. Serial Interface TimingFigure 1a. Serial Interface ProtocolBIT DUMMY SIGN BIT12-BITTEMPERATURE READING THERMOCOUPLEINPUTDEVICE IDSTATE Bit15141312111098765432100MSBLSBThree-stateCSSCKSOD15D14D13D12D11D10D9D8D7D6D5D4D3D2D1D0to-Digital Converter (0°C to +1024°C)PACKAGE TYPEPACKAGE CODE OUTLINE ND PATTERN NO.8 SOS8+221-004190-0096to-Digital Converter (0°C to +1024°C)Package InformationFor the latest package outline information and land patterns (footprints), go to /packages . Note that a “+”, “#”, or “-” in the package code indicates RoHS status only. Package drawings may show a different suffix character, but the drawing pertains to the package regardless of RoHS status.Chip InformationTRANSISTOR COUNT: 6720PROCESS: BiCMOSREVISION NUMBERREVISION DATE DESCRIPTIONPAGES CHANGED24/14Removed automotive reference136/21Updated equation in Temperature Compensation section.4Maxim Integrated cannot assume responsibility for use of any circuitry other than circuitry entirely embodied in a Maxim Integrated product. No circuit patent licenses are implied. Maxim Integrated reserves the right to change the circuitry and specifications without notice at any time. The parametric values (min and max limits) shown in the Electrical Characteristics table are guaranteed. Other parametric values quoted in this data sheet are provided for guidance.to-Digital Converter (0°C to +1024°C)Revision HistoryFor pricing, delivery, and ordering information, please visit Maxim Integrated’s online storefront at https:///en/storefront/storefront.html.。
利用热电偶转换器的单片机温度测控系统 max6675[2页]
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图3 数据处理模块仿真波形图图4 扫描、显示模块 在读取到ADC0804的转换数据后,先用查表指令算出高、低4位的两个电压值,并分别用12位BCD 码表示;接着设计12位的BCD 码加法,如果每4位相加结果超过9需进行加6调整。
这样得到模拟电压的BCD 码。
bcd add:=hbcd +lbcd;—高、低4位的两个电压值BCD 码相加if bcdadd (3downt o 0)>″1001″then bcdadd:=bcdadd +″0110″;end if;if bcdadd (7downt o 4)>″1001″then bcdadd:=bcdadd +″01100000″;end if;本模块的功能仿真结果如图3所示;当转换数据为00010101,通过查表高4位0001是0.32V ,而低4位0101是0.1V ,最后的电压输出结果是0.32V +0.1V =0.42V,它的BCD 码表示为000001000010,仿真结果正确。
2.3 扫描、显示模块如图4所示,CLK 是扫描时钟,其频率为1kHz,由给定的40MHz 时钟分频得到;DAT A I N 是数据处理模块输出的电压值的BCD 码;SEL 是数码管的片选信号;P O I N T 是数码管小数点驱动;通过扫描分别输出3位电压值的BCD 码DAT A OUT,并通过D I SP 将BCD 码译成相应的7段数码驱动值,送数码管显示。
3 结束语本文设计的VHDL 语言程序已在MAXP LUS Ⅱ工具软件上进行了编译、仿真和调试,并通过编程器下载到了EP1K100QC20823芯片。
经过实验验证,本设计是正确的,其电压显示值误差没有超过量化台阶上限(0.02V )。
本文给出的设计思想也适用于其他基于P LD 芯片的系统设计。
参考文献:[1]潘松.E DA 技术实用教程[M ].北京:科学出版社,2003.[2]卢毅.VHDL 与数字电路设计[M ].北京:科学出版社,2001.[3]林敏.VHDL 数字系统设计与高层次综合[M ].北京:电子工业出版社,2001.(许雪军编发) 收稿日期:2004- 作者简介:刘洪恩(1963—),男,副教授,主要从事单片机方面的教学、开发与应用工作。
max6675
sbit SO=P3^0;
sbit CS=P3^2;
sbit SCK=P3^1;
unsigned char ADH,ADL;
unsigned char flag;
void read (void)
{
unsigned char i,j;
ADH=ADL=0;
值得指出的是我们将串行时钟输出口P3.1的初始状态设置为1，而在允许接口后再置P3.1为0。这样，单片机在输出1位SCK时钟的同时，将使接口芯片串行左移，从而输出一位数据至单片机的P3.0口（模拟MISO线），以后再置P3.1为1。至此，模拟一位数据输入过程完成。
5.MAX6675的软件设定
{TMOD=0x10; /*设置定时器T1工作在16位定时方式*/
TR1=1;
while(c--!=0)
{TH1=(65536-11000)/256; /*预置高8位定时初值*/
TL1=(65536-11000)%256; /*预置低8位定时初值*/
EA=1; /*允许全局中断*/
2.MAX6675的物理特点
MAX6675封装在SO-8脚的芯片中，推荐工作电压为一单+5V直流电压，连续工作时的功耗仅为47.1mW，电流为50mA，适用于体积不大，不利散热的装置条件下使用，其引脚图如图1所示。
其中SO为SPI串行输出端口引脚； 为片选信号；SCK为串行时钟输入；T+、T-分别接热电偶的测量端和冷端。
SCK=0;
CS=0;
SCK=1; a
CS=0;
SCK=0; /*输出数据D15*/
SCK=1;
基于MAX6675的多路温度采集与无线传送系统
基于MAX6675的多路温度采集与无线传送系统何晓峰;王建中;王再富【摘要】针对高温恶劣工业生产环境的测温系统,该文设计了一个利用微处理器控制K型热电偶和K型热电偶模数转换芯片MAX6675进行多路温度采集,并通过RS485无线透传模块将温度数据传给上位机的系统,对温度数据采集与无线传输技术作了详细的论述.实验结果表明,该系统能在系统允许的误差范围内准确地采集温度数据,并实时、稳定、准确地将数据通过无线方式传给计算机,证明了整个系统的良好性能.【期刊名称】《杭州电子科技大学学报》【年(卷),期】2012(032)004【总页数】4页(P154-157)【关键词】温度采集;热电偶;无线传输【作者】何晓峰;王建中;王再富【作者单位】杭州电子科技大学信息与控制研究所,浙江杭州310018;杭州电子科技大学信息与控制研究所,浙江杭州310018;杭州电子科技大学信息与控制研究所,浙江杭州310018【正文语种】中文【中图分类】TP3930 引言热电偶是将温度量转换成电势量的温度传感器，K型热电偶是目前工业生产过程中常用的温度传感器，它可直接测量0～+1 300℃范围内的液体蒸汽、气体介质和固体表面温度。
但是热电偶输出信号微弱，且在测温范围内存在明显的非线性、冷端补偿等问题［1］，这些信号需经过放大、线性化以及模数转换后才能与CPU通讯，造成温度采集精度不理想，本文采用K型热电偶模数转换芯片(MAX6675)解决以上问题［2］，系统通过控制器(STM32F103C8T6)对MAX6675和K型热电偶控制进行多路温度采集［3］，并利用CC1110无线收发模块进行点对点的传输。
本文详细给出系统简介、系统软件设计、温度采集精度和无线传输性能的分析。
1 系统简介系统结构图如图1所示，系统主要由无线收发模块、控制器、AD转换模块、冷端补偿、信号调理、温度传感器、计算机等构成。
图1中，AD转换模块、冷端补偿、信号调理3个部分采用MAX6675芯片，MAX6675是MAXIM公司的K型热电偶模数转换芯片，它能独立完成信号放大、冷端补偿、线性化、A/D转换及SPI串口数字化输出功能，大大简化了热电偶测量装置的软硬件设计。
MAX6675
MAX6675引脚
MAX6675工作原理
MAX6675内部具有将热电偶信号转换为与ADC输入通道 兼容电压的信号放大器，T+和T-输入连接到低噪声放大 器A1，以保证检测输入的高精度，同时使热电偶连接导 线与干扰源隔离。热电偶输出的热电势经低噪声放大器 A1放大后在经过A2电压跟随器缓冲后，被送至ADC的输 入端。在将温度电压值转换为想等价的温度值之前，它 需要对热电偶的冷端温度进行补偿，冷端温度即是 MAX6675周围温度与零度实际参考值之间的差值。
MAX_SCK_CLR(); MAX_SO_SET();//准备接受断线信号为 MAX_F0=SO; //接收断线标志位 MAX_SCK_SET();//D1 MAX_SCK_CLR(); MAX_SCK_SET();//D0 MAX_SCK_CLR(); MAX_CS_SET();
K型热电偶
基于MAX6675的测温模块
Байду номын сангаас
热电偶性能
优点：结构简单、制造容易、使用方便、测 温范围宽、测温精度高 缺点：非线性、需要冷端补偿、非数字化输 出
MAX6675
性能特点：
①简单的SPI串口温度值输出 ②0~+1024度的测温范围 ③12位的分辨率 ④片内冷端补偿 ⑤高阻抗差动输入 ⑥热电偶断线检测 ⑦单一+5V的电源电压 ⑧低功耗特性 ⑨工作温度范围-20~+85度 ⑩2000V的ESD保护
for(i=0;i<4;i++) //接收MAX6675输出的高四位数据 { MAX0.a[0]<<=1; MAX_SCK_CLR(); MAX_SO_SET(); if(SO) MAX0.a[0]|=0x01; MAX_SCK_SET(); } for(i=0;i<8;i++) //接收MAX6675输出的低八位数据 { MAX0.a[1]<<=1; MAX_SCK_CLR(); MAX_SO_SET(); if(SO) MAX0.a[1]|=0x01; MAX_SCK_SET(); }
K型热电偶和MAX6675简介
热电偶的原理及单片K型热电偶放大与数字转换器MAX66752007年09月21日星期五下午 08:45摘要：MAX6675是Maxim公司推出的具有冷端补偿的单片K型热电偶放大器与数字转换器。
文中介绍器件的特点、工作原理及接口时序，并给出与单片机的接口电路及温度读取、转换程序。
关键词：热电偶放大器冷端补偿数字输出热电偶是一种感温元件 , 它把温度信号转换成热电动势信号 , 通过电气仪表转换成被测介质的温度。
热电偶测温的基本原理是两种不同成份的均质导体组成闭合回路 , 当两端存在温度梯度时 , 回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在 Seebeck 电动势——热电动势，这就是所谓的塞贝克效应。
两种不同成份的均质导体为热电极，温度较高的一端为工作端，温度较低的一端为自由端，自由端通常处于某个恒定的温度下。
根据热电动势与温度的函数关系 , 制成热电偶分度表 ; 分度表是自由端温度在0 ℃ 时的条件下得到的，不同的热电偶具有不同的分度表。
在热电偶回路中接入第三种金属材料时 , 只要该材料两个接点的温度相同 , 热电偶所产生的热电势将保持不变，即不受第三种金属接入回路中的影响。
因此 , 在热电偶测温时 , 可接入测量仪表 , 测得热电动势后 , 即可知道被测介质的温度。
热电偶优点热电偶是工业中常用的温度测温元件，具有如下特点：① 测量精度高：热电偶与被测对象直接接触，不受中间介质的影响。
② 热响应时间快：热电偶对温度变化反应灵敏。
③ 测量范围大：热电偶从 -40~+ 1600℃ 均可连续测温。
④性能可靠，机械强度好。
⑤ 使用寿命长，安装方便。
热电偶的种类及结构：（ 1 ）热电偶的种类K 型（镍铬 - 镍硅） WRN 系列N 型（镍铬硅 - 镍硅镁） WRM 系列E 型（镍铬 - 铜镍） WRE 系列J 型（铁 - 铜镍） WRF 系列T 型（铜 - 铜镍） WRC 系列S 型（铂铑 10- 铂） WRP 系列R 型（铂铑 13- 铂）WRQ系列 B 型（铂铑 30- 铂铑 6 ） WRR 系列等。
MAXIM MAX6695 MAX6696 数据手册
________________________________概述MAX6695/MAX6696是两款精密的双远端及本地数字温度传感器。
这两款器件都能精确地测量其管芯的温度以及两个外部连接为二极管形式的晶体管的温度，并通过2线串行接口以数字形式报告温度测量值。
远端二极管通常为CPU 、FPGA 、GPU 或ASIC 上的共集电极PNP 管的发射结。
2线串行接口可接受标准的系统管理总线(SMBus TM )命令，例如写字节、读字节、发字节及收字节等，并能通过这些命令来读取温度数据以及对告警门限与转换速率进行编程。
MAX6695/MAX6696具有可编程的转换速率，并且能够以设定好的速率自主运行，便于设计者对电源电流及温度刷新速率进行控制，以符合系统要求。
对于2Hz 或更低的温度转换速率，以带符号位的10位二进制数来表示温度，分辨率为+0.125°C 。
当转换速率为4Hz 时，输出数据为带符号位的7位二进制数，分辨率为+1°C 。
MAX6695/MAX6696还具有可提高系统可靠性的SMBus 超时特性。
在+60°C 至+100°C 范围内，无需校准，远端温度测量精度即可达到±1.5°C 。
MAX6695/MAX6696可测量的温度范围为-40°C 至+125°C 。
除具有SMBus ALERT 输出外，MAX6695/MAX6696还具有两个温度过限指示(OT1和OT2)，仅当温度高于对应的可编程温度门限时有效。
OT1和OT2输出通常用于风扇控制、降低时钟频率或系统关机。
MAX6695拥有一个固定的SMBus 地址，而MAX6696则具有九个引脚可选的SMBus 地址。
MAX6695采用10引脚µMAX ®封装，而MAX6696则采用16引脚QSOP 封装。
这两款器件均可在-40°C 至+125°C 温度范围内工作。