文档介绍：文档说明: MAXIM6675 是 MAXIM 公司推出的具有冷端补偿的单片 K 型热电偶数字转换器。本文主要介绍了 MAX6675 的特性和工作原理, 详细阐述了该芯片在铝水平温度测量仪中的应用,给出了与 89C51 单片机的接口电路和程序设计。 K型热电偶是工业生产中最常用的温度传感器,具有结构简单、制造容易、使用方便、测温范围宽等特点。目前,在以K型热电偶为测温元件的工业测温系统中,热电偶输出的热电势信号必须经过中间转换环节,才能输入基于单片机的嵌入式系统。中间转换环节包括信号放大、冷端补偿、线性化及数字化等几个部分,实际应用中,由于中间环节较多,调试较为困难,系统的抗干扰性能往往也不理想。在铝水平温度测量仪的研制中,我们采用了 MAXIM 公司新近推出的 MAX6675 ,它是一个集成了热电偶放大器、冷端补偿、 A/D 转换器及 SPI 串口的热电偶放大器与数字转换器,可以直接与单片机接口,大大简化系统的设计,保证了温度测量的快速、准确。 1 MAX6675 特性 特性 MAX6675 是具有冷端补偿和 A/D 转换功能的单片集成K型热电偶变换器,测温范围 0℃~1024 ℃,主要功能特点如下: ·直接将热电偶信号转换为数字信号·具有冷端补偿功能·简单的 SPI 串行接口与单片机通讯·12位A/D 转换器、 ℃分辨率·单一+5V 的电源电压·热电偶断线检测·工作温度范围-20 ℃~+85 ℃ 引脚功能 MAX6675 采用 SO-8 封装形式,有 8个引脚,脚 1(GND )接地,脚 2(T-)接热电偶负极,脚 3(T+)接热电偶正极,脚 4(VCC )电源端,脚 5(SCK )串行时钟输入端, 脚6(CS)片选端,使能启动串行数据通讯,脚 7(SO)串行数据输出端,脚 8(NC)未用。在 VCC 和GND 之间接 μF电容。 MAX6675 的引脚如图 1所示。 工作原理 MAX6675 是一复杂的单片热电偶数字转换器,其内部结构如图 2所示。主要包括:低噪声电压放大器 A1、电压跟随器 A2、冷端温度补偿二极管、基准电压源、 12位AD 转换器、 SPI 串行接口、模拟开关及数字控制器。其工作原理如下: K型热电偶产生的热电势,经过低噪声电压放大器 A1和电压跟随器 A2放大、缓冲后,得到热电势信号 U1,再经过 S4送至 ADC 。。对于 K型热电偶, 电压变化率为(41 μV/℃),电压可由如下公式来近似热电偶的特性。 U1=(41 μV/℃)×(T-T0) 上式中, U1为热电偶输出电压( mV), T是测量点温度; T0是周围温度。在将温度电压值转换为相应的温度值之前,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 0℃实际参考值之间的差值。通过冷端温度补偿二极管,产生补偿电压 U2经S4输入 ADC 转换器。 U2=(41 μV/℃)×T0 在数字控制器的控制下,ADC 首先将 U1、U2转换成数字量,即获得输出电压 U0的数据,该数据就代表测量点的实际温度值 T。这就是 MAX6675 进行冷端温度补偿和测量温度的原理。 与单片机的通讯 MAX6675 采用标准的 SPI 串行外设总线与单片机接口。 MAX6675 从SPI 串行接口输出数据的过程如下:单