MAX6675的温度测控系统报告.docVIP

. . 目 录 TOC \o 1-3 \h \z \u 目 录 1 1、设计方案: 1 2、传感器的选择: 2 3、系统设计 3 4、硬件介绍 4 4.1、K型热电偶 4 4.1.1 K型热电偶概况 4 4.1.2 热电偶传感器测温原理 4 4.2、MAX6675 5 4.2.1 MAX6675概况 5 4.2.2 MAX6675性能及结构 5 4.2.3 MAX6675的工作原理与功能 7 4.3、89C51单片机 9 4.4、4位共阳极LED 12 5、硬件电路 13 5.1、K型热电偶采集信号电路 13 5.2、放大电路 14 5.3、电压跟随器 15 5.4、A/D转换电路 15 6、整体电路设计 16 7、软件设计： 17 8、仿真结果 21 9、总结体会 23 1、设计方案: 温度测量系统使用温度传感器检测温度变化,补偿电路减小误差提高准确性,将温度变化转化为电压或电流信号,经过放大器将信号放大后,再用A/D转换器将模拟信号转化为数字信号,并将数字信号送到51单片机进行处理,最后在数码管上显示被测温度值。 2、传感器的选择: 温度传感器从使用的角度大致可分为接触式和非接触式两大类，前者是让温度传感器直接与待测物体接触，而后者是使温度传感器与待测物体离开一定的距离，检测从待测物体放射出的红外线，达到测温的目的。在接触式和非接触式两大类温度传感器中，相比运用多的是接触式传感器，非接触式传感器一般在比较特殊的场合才使用，目前得到广泛使用的接触式温度传感器主要有热电式传感器，其中将温度变化转换为电阻变化的称为热电阻传感器，将温度变化转换为热电势变化的称为热电偶传感器。 热电阻传感器可分为金属热电阻式和半导体热电阻式两大类，前者简称热电阻，后者简称热敏电阻。常用的热电阻材料有铂、铜、镍、铁等，它具有高温度系数、高电阻率、化学、物理性能稳定、良好的线性输出特性等，常用的热电阻如Pt100、Pt1000等。近年来各半导体厂商陆续开发了数字式的温度传感器，如DALLAS公司DS18B20，MAXIM公司的MAX6576、MAX6577，ADI公司的AD7416等，这些芯片的显著优点是与单片机的接口简单，如DS18B20该温度传感器为单总线技术，MAXIM公司的2种温度传感器一个为频率输出，一个为周期输出，其本质均为数字输出，而ADI公司的AD7416的数字接口则为近年也比较流行的I2C总线，这些本身都带数字接口的温度传感器芯片给用户带来了极大的方便。 热电偶是目前接触式测温中应用也十分广泛的热电式传感器，它具有结构简单、制造方便、测温范围宽、热惯性小、准确度高、输出信号便于远传等优点。常用的热电偶材料有铂铑-铂、铱铑-铱、镍铁-镍铜、铜-康铜等，各种不同材料的热电偶使用在不同的测温范围场合。热电偶的使用误差主要来自于分度误差、延伸导线误差、动态误差以及使用的仪表误差等。 采用热电阻传感器设计测温电路，需要设计恒流源、冷端补偿电路、线性校正电路、放大电路、A/D转换电路，过程比较繁琐，集成度低，并且各个电路存在偏差，这些偏差经过多级电路后形成较大误差，严重影响测量温度值。为了电路简洁方便集成度高，减小误差，本次测温电路选用K型热电偶，配合MAX6675完成测温系统。热电偶是工业中常用的温度测温元件，具有如下特点： ① 测量精度高：热电偶与被测对象直接接触，不受中间介质的影响； ② 热响应时间快：热电偶对温度变化反应灵敏； ③ 测量范围大：热电偶从 -40+ 1600℃ 均可连续测温； ④性能可靠， 机械强度好； ⑤ 使用寿命长，安装方便； 但是，K型热电偶须进行复杂的信号放大、A/D转换、查表线性线、温度补偿及数字化输出接口等软硬件设。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,，即一个集成了热电偶放大器、冷端补偿、AD转换器及SPI串口的热电偶放大器与数字转换器。将K型热电偶和MAx6675结合使用，电路集成度高，简洁很多，减小误差。因此，本次电路设计选用K型热电偶。 3、系统设计 本设计系统主要包括温度信号采集单元、信号调理单元、单片机数据处理单元、显示单元。其中温度信号的数据调理单元采用MAX675集成芯片，它包括信号调节放大器、12位的模拟数字化热电偶转换器、冷端补偿传感和校正、数字控制器、1个SPI兼容接口和1个相关的逻辑控制。 系统的整体结构框图如下图所示： 测温的模拟电路是把当前K型热电偶传感器的电阻值，转换为容易测量的电压值，经过放大器放大信号后送给A/D转换器把模拟电压转为数字信号，再传给单片机AT89S51，