DOC《利用热电偶转换器的单片机温度测控系统》

利用热电偶转换器的单片机温度测控系统 【关键词】热电偶,转换器,单片机,外围电路 【摘要】介绍K型热电偶转换器MAX6675及其在单片机温度测控系统中的应用.

与传统的测温系统相比,它具有外围电路简单、可靠性高、抗干扰性强等优点. Thermocouple Converter Microprocessor Temperature M&C System LIU Hongen (Huai'an College of Information Technology, Huai'an 223001, China) Abstract: K-type thermocouple converter MAX6675 and its applica tion in the microprocessor temperature M&C system were introduced in this paper. Compare d with traditional system, it has simple peripheral circuit, higher resolution and higher antiinterruption ability. Key words: thermocouple;

converter;

microprocessor;

peripheral circuit;

M&C(measurement and control) K型热电偶是工业生产中被广泛应用的廉价高温传感器.但由于:①产生的信号很微弱(仅约40μV/℃),需要精密放大器对其进行放大;

②按0℃分度,冷端在非0℃情况下需进行温度补偿;

③输出的信号为模拟信号,欲与单片机等数字电路接口时须进行A/D转换.因此,以往的热电偶测温电路比较复杂、成本高、精度低,而且容易遭受干扰. MAXIM公司新近开发出一种K型热电偶信号转换器(IC)MAX6675,该转换器集信号放大、冷端补偿、A/D转换于一体,直接输出温度的数字信号,使温度测量的前端电路变得十分简单. 1MAX6675的内部电路构成、性能与时序 MAX6675的内部由精密运算放大器、基准电源、冷端补偿二极管、模拟开关、数字控制器及ADC电路构成,完成热电偶微弱信号的放大、冷端补偿和A/D转换功能.MAX6675采用8脚SO形式封装,图1为引脚排列图,T+接K型热电偶的正极(镍铬合金),T-接K型热电偶的负极(镍硅合金或镍铝合金);

片选信号端CS为高电平时启动温度转换,低电平时允许数据输出;

SCK为时钟输入端;

SO为数据输出端,温度转换后的12位数据由该脚以SPI方式输出. 表1是MAX6675的性能、参数表;

图2是其输出时序图,D15是虚拟位,D14~D3为温度转换的12位数据. 2MAX6675在单片机温度测控系统中的应用 2.1硬件电路 图3为以MAX6675处理K型热电偶信号的单片机温度测控系统原理图.MAX6675的片选线CS、时钟线SCK和数据线SO分别与单片机AT89C51的P1.

0、P1.1和P1.2引脚相连,温度数据采用模拟SPI方式传送到单片机.单片机对温度信号处理后一方面送数码管显示,另一方面与设定的温度曲线进行比较以实施控制.键盘用于对控制参数进行设定.E2PROM24C02用于存储控制参数,以免掉电丢失. 2.2软件编程 软件部分采用MCS-51汇编语言编写程序.运用模块化结构设计,软件主要包括主程序模块、MAX6675的温度转换数据采集模块、动态扫描显示模块、采样值与设定值比较、控制输出模块、键盘处理模块及控制参数读/写模块.为了充分利用单片机内部资源,简化硬件电路,采用动态扫描方式显示,而温度参数的设定(键盘管理)、存储在INT0中断下完成;

温度值定期采集(如10秒钟采集一次)在定时中断下完成.图4为各部分程序流程图. 3结束语 本系统利用K型热电偶转换器MAX6675与单片机接口并采用动态扫描显示方式,使硬件电路大大简化,既降低了成本,又提高了系统可靠性和抗干扰性;

利用MAX6675,既便于构成温度显示仪表,又便于与单片机接口构成温度测控系统,实现定温控制,或按照温度工艺曲线的要求实现过程控制.系统可广泛应用于高温测控领域.