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。
关键词 MAX6675；CPLD；K型热电偶；多路温度采集；Matlab

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。