基于MAX6675多路温度采集系统设计与实现

　　摘要 应用温度采集芯片MAX6675，将其与K型热电偶结合，利用CPLD对其进行控制，实现一个多路温度采集系统。文中介绍了系统的硬件电路结构，并根据芯片的内部时序介绍了CPLD内部逻辑电路的设计。通过两种温度环境下的系统测试，给出了温度数据的统计图，证明了MAX6675及设计的多路温度采集系统的良好性能。

　　K型热电偶是当前工业生产、科学实验较为常用的一种温度传感器，它可以直接测量各种生产中0～1 300℃范围内的液体蒸汽，气体介质和固体表面温度。由于它的测量范围及其较高的性价比，使得K型热电偶应用广泛。然而K型热电偶存在非线性、冷补偿等问题，特别是在处理补偿问题时，需要付出较高的代价且难以有较好的成效。所以本文介绍的MAX6675温度采集芯片，弥补了K型热电偶上述缺陷。将MAX6675和K型热电偶结合并用于工业生产和实验，能为工程带来诸多便利且减少繁琐的附加电路。本文给出了基于CPLD的多路温度采集系统电路、内部逻辑设计模块、误差分析和实验统计报告，以及MAX6675多路温度采集系统的应用过程和性能报告。

　　1 MAX6675介绍

　　MAX6675是美国Maxim公司生产的带有冷端补偿、线性校正、热电偶断线检测的串行K型热电偶模数转换器，它的温度分辨能力为0.25 ℃；冷端补偿范围为-20～+80℃；工作电压为3．0～5．5 V。

　　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。在以往的应用中，有多种冷端补偿方法，如冷端冰点法或电桥补偿法等，但调试较复杂。另外，由于热电偶的非线性，以往是采用微处理器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，但这些增加了程序编制及调试电路的难度。而MAX6675对其内部元器件的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、断线检测电路都给K型热电偶的使用带来了便利。  MAX6675的特点有：(1)内部集成有冷端补偿电路；(2)带有简单的3位串行接口；(3)可将温度信号转换成12位数字量，温度分辨率达0.25℃；(4)内含热电偶断线检测电路。其内部原理图如图1所示。

　　2 系统构架

　　系统框架如图2所示，该系统以CPLD为核心，由多路K型热电偶和MAX6675将外界温度模拟信号采集并转换成数字信号，并将数据传入CPLD进行相应的处理，然后通过通信模块将数据传送给计算机，最后用计算机做数据统计及处理。系统中的通信模块可以根据工程或实验环境的不同使用不同通信方法，如串口通信、PCI传输卡等。由于工程应用的原因，本文使用PCI传输卡作为数据传输方式。