max6775溫度顯示程式

2022-10-18 06:42:20 字數 4222 閱讀 6071

熱電偶作為一種主要的測溫元件,具有結構簡單、製造容易、使用方便、測溫範圍寬、測溫精度高等特點。但是將熱電偶應用在基於微控制器的嵌入式系統領域時,卻存在著以下幾方面的問題。①非線性:

熱電偶輸出熱電勢與溫度之間的關係為非線性關係,因此在應用時必需進行線性化處理。②冷補償:熱電偶輸出的熱電勢為冷端保持為0℃時與測量端的電勢差值,而在實際應用中冷端的溫度是隨著環境溫度而變化的,故需進行冷端補償。

③數位化與系統介面必然要採用數位化輸出及數位化介面,而作為模擬小訊號測溫元件的熱電偶顯然法直接滿足這個要求。因此,若將熱電偶應用於嵌入式系統時,須進行複雜的訊號放大、a/d轉換、查表線性線、溫度補償及數位化輸出介面等軟硬體設計。如果能將上述的功能整合到乙個積體電路晶元中,即採用單晶元來完成訊號放大、冷端補償、線性化及數位化輸出功能,則將大大簡化熱電偶在嵌入式領域的應用設計。

maxim公司新近推出的max6675即是乙個整合了熱電偶放大器、冷端補償、a/d轉換器及spi串列埠的熱電偶放大器與數字轉換器1 效能特點

max6675的主要特性如下:

①簡單的spi序列口溫度值輸出;

②0℃~+1024℃的測溫範圍;

③12位0.25℃的解析度;

④片內冷端補償;

⑤高阻抗差動輸入;

⑥熱電偶斷線檢測;

⑦單一+5v的電源電壓;

⑧低功耗特性;

⑨工作溫度範圍-20℃~+85℃;

⑩2000v的esd訊號。

該器件採用8引腳so帖片封裝。引腳排列如圖1所示,引腳功能如表1所列。

表1 max6675引腳功能

引腳名稱

功能1 gnd 接地端 2 t- k型熱電偶負極 3 t+ k型熱電偶正極 4 vcc 正電源端 5 sck 序列時鐘輸入 6 cs 片選端,cs為低時、啟動序列介面 7 so 序列資料輸出 8 空引腳

2 工作原理

max6675的內部結構如圖2所示。該器件是一複雜的單片熱電偶數字轉換器,內部具有訊號調節放大器、12位的模擬/數位化熱電偶轉換器、冷端補償感測和校正、數字控制器、1個spi相容介面和1個相關的邏輯控制。

。2.1 溫度變換

max6675內部具有將熱電偶訊號轉換為與adc輸入通道相容電壓的訊號調節放大器,t+和t-輸入端連線到低雜訊放大器a1,以保證檢測輸入的高精度,同時使熱電偶連線導線與干擾源隔離。熱電偶輸出的熱電勢經低雜訊放大器a1放大,再經過a2電壓跟隨器緩衝後,被送至adc的輸入端。在將溫度電壓值轉換為相等價的溫度值之前,它需要對熱電偶的冷端溫度進行補償,冷端溫度即是max6675周圍溫度與0℃實際參考值之間的差值。

對於k型熱電偶,電壓變化率為41μv/℃,電壓可由線性公式vout=(41μv/℃)×(tr-tamb)來近似熱電偶的特性。上式中,vout為熱電偶輸出電壓(mv),tr是測量點溫度;tamb是周圍溫度。

2.2 冷端補償

熱電偶的功能是檢測熱、冷兩端溫度的差值,熱電偶熱節點溫度可在0℃~+1023.75℃範圍變化。冷端即安裝max6675的電路板周圍溫度,比溫度在-20℃~+85℃範圍內變化。

當冷端溫度波動時,max6675仍能精確檢測熱端的溫度變化。

圖3 max6675 so端輸出資料的格式

max6675是通過冷端補償檢測和校正周圍溫度變化的。該器件可將周圍溫度通過內部的溫度檢測二極體轉換為溫度補償電壓,為了產生實際熱電偶溫度測量值,max6675從熱電偶的輸出和檢測二極體的輸出測量電壓。該器件內部電路將二極體電壓和熱電偶電壓送到adc中轉換,以計算熱電偶的熱端溫度。

當熱電偶的冷端與晶元溫度相等時,max6675可獲得最佳的測量精度。因此在實際測溫應用時,應盡量避免在max6675附近放置發熱器件或元件,因為這樣會造成冷端誤差。

2.3 熱補償

在測溫應用中,晶元自熱將降低max6675溫度測量精度,誤大小依賴於max6675封裝的熱傳導性、安裝技術和通風效果。為降低晶元自熱引起的測量誤差,可在佈線時使用大面積接地技術提高max6675溫度測量精度。

2.4 雜訊補償

max6675的測量精度對電源耦合雜訊較敏感。為降低電源雜訊影響,可在max6675的電源引腳附近接入1只0.1μf陶瓷旁路電容。

精度可通過以下預防措施來提高:①盡量採用不能從測量區域散熱的大截面導線;②如必須用小截面導線,則只能應用在測量區域,並且在無溫度變化率區域用擴充套件導線;③避免受能拉緊導線的機械擠壓和振動;④當熱電偶距離較遠時,應採用雙絞線作熱電偶連線;⑤在溫度額定值範圍內使用熱電偶導線;⑥避免急劇溫度變化;⑦在嚴劣環境中,使用合適的保護套以保證熱電偶導線;⑧僅在低溫和小變化率區域使用擴充套件導線;⑨保持熱電偶電阻的事件記錄和連續記錄。max6675採用標準的spi序列外設匯流排與mcu介面,且max6675只能作為從裝置。

max6675 so端輸出溫度資料的格式如圖3所示,max6675 spi介面時序如圖4所示。max6675從spi序列介面輸出資料的過程如下:mcu使cs變低並提供時鐘訊號給sck,由so讀取測量結果。

cs變低將停止任何轉換過程;cs變高將啟動乙個新的轉換過程。乙個完整序列介面讀操作需16個時鐘週期,在時鐘的下降沿讀16個輸出位,第1位和第15位是一偽標誌位,並總為0;第14位到第3位為以msb到lsb順序排列的轉換溫度值;第2位平時為低,當熱電偶輸入開放時為高,開放熱電偶檢測電路完全由max6675實現,為開放熱電偶檢測器操作,t-必須接地,並使能地點盡可能接近gnd腳;第1位為低以提供max6675器件身份碼,第0位為三態。

下面給出max6675應用於嵌入式系統的具體方法。這裡以at89c2051微控制器為例,給出max6675與微控制器介面構成的測溫電路及相應的溫度值讀取、轉換程式。

max6675為單片數字式熱電偶放大器,其工作時無需外接任何的外圍元件,這裡為降低電源耦合雜訊,在其電源引腳和接地端之前接入了1只容量為0.1μf的電容。

max6675與at89c2051微控制器的介面電路如圖5所示。

由於at89c2051不具備spi匯流排介面,故這裡採用模擬spi匯流排的方法來實現與max6675的介面。其中p1.0模擬spi的資料輸入端(miso),p1.

1模擬spi的序列時鐘輸出端sck,p1.2模擬spi的從機選擇端ssb。下面給出相應的溫度值讀取程式及資料轉換程式。

;溫度值讀取程式

;位定義

so bit t1.0 ;資料輸入

cs bit p1.1 ;從機選擇

sck bit p1.2 ;時鐘

;資料位元組定義

datah data 30h ;讀取資料高位

datal data 31h ;讀取資料低位

tdatah data 32h ;溫度高位

tdatal data 33h ;溫度低位

;讀溫度值子程式

ready:clr cs ;停止轉換並輸出資料

clr clk ;時鐘變低

mov r2,#08h

readh:mov c,so

rlc a ;讀d15~d8高8位資料

setb clk

nopclr clk

djnz r2,readh

mov datah,a;將讀取的高8位資料儲存

mov r2,#08h

readl:mov c,so ;讀d7~d0低8位資料

rlc a

setb clk

nopclr clk

djnz r2,readl

mov datal,a;將讀取的低8位資料儲存

setb cs

;啟動另一次轉換過程

ret;資料轉換子程式,將讀得的16位資料轉換為12位溫度值,去掉無用的位。

d16t12:mov a,datal

clr c

rlc a

mov datal,a

;資料整體右移1位,

mov a,datah;以去掉d15偽志位

rlc a

swap a ;將datah中的資料高低4位互換

mov b,a ;資料暫存於b中

mov a,#0fh ;得到溫度值的d11~d8位,並將d15~d12位置0

mov tdatah,a;轉換後的資料送溫度高位

mov a,b;取出溫度值的d7~d4位

anl a,#0f0h

mov b,a;暫存b中

mov a,datal

anl a,#0f0h ;取出溫度值的d3~d0

swap,a

orl a,b ;合併成低位位元組

mov tdatal,a ;轉換後的資料送溫度高位

ret結語

max6675將熱電偶測溫應用時複雜的線性化、冷端補償及數位化輸出等問題集中在乙個晶元上解決,簡化了將熱電偶測溫方案應用於嵌入式系統領域時複雜的軟硬體設計,因而該器件是將熱電偶測溫方案應用於嵌入式系統領域的理想選擇。

MAX6675工作原理中文

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基本引數 工作電壓範圍 1.0 5.5v 電源電流 150 350ua 復位閔值 4.25 4.5v 復位脈衝寬度 140 280 ms 輸出電壓 0.4v 看門狗超時週期 1.6sec 上拉電流 100.600ua mr脈衝寬度 150 ns mr輸入閔值 0.8 2.0v pfo輸出電壓 1.5...