【正文】 采用8引腳SO貼片封裝。 MAX6675引腳圖引腳名稱 ：GND：接地端；T：K型熱電偶負(fù)極；T+：K型熱電偶正極；VCC：正電源端；SCK：串行時鐘輸入；CS：片選端，CS為低時、啟動串行接口；SO：串行數(shù)據(jù)輸出；NC：空引腳； 。主要由熱電偶模擬信號放大電路、冷端溫度補(bǔ)償電路、A/D轉(zhuǎn)換電路及數(shù)字控制電路等組成。根據(jù)熱電偶的原理,其產(chǎn)生的熱電勢滿足下列關(guān)系:EAB(t，0) = EAB(t，t0) + EAB(t0，0)式中：t為熱端溫度；t0為冷端溫度；0代表0℃。A/D轉(zhuǎn)換電路將熱電偶信號EAB (t，t0)與溫度補(bǔ)償電路的補(bǔ)償信號EAB(t0 ，0)相加后得到EAB(t，0)，再進(jìn)行模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，以12位串行方式從引腳SO上輸出。當(dāng)12位全為0時,說明被測溫度為0℃：12位全為1，℃。由于MAX6675內(nèi)部經(jīng)過了激光修正，因此轉(zhuǎn)換的數(shù)字量與被測溫度值之間具有較好的線性關(guān)系，可由下式給出：溫度值=1023175轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量/4095該器件是一復(fù)雜的單片熱電偶數(shù)字轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部具有信號調(diào)節(jié)放大器、12位的模擬/數(shù)字化熱電偶轉(zhuǎn)換器、冷端補(bǔ)償傳感和校正、數(shù)字控制器、1個SPI兼容接口和1個相關(guān)的邏輯控制。 MAX6675內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖MAX6675內(nèi)部具有將熱電偶信號轉(zhuǎn)換為與ADC輸入通道兼容電壓的信號調(diào)節(jié)放大器，T+和T輸入端連接到低噪聲放大器A1，以保證檢測輸入的高精度，同時使熱電偶連接導(dǎo)線與干擾源隔離。熱電偶輸出的熱電勢經(jīng)低噪聲放大器A1放大，再經(jīng)過A2電壓跟隨器緩沖后，被送至ADC的輸入端。在將溫度電壓值轉(zhuǎn)換為相等價的溫度值之前，它需要對熱電偶的冷端溫度進(jìn)行補(bǔ)償，冷端溫度即是MAX6675周圍溫度與0℃實際參考值之間的差值。對于K型熱電偶，電壓變化率為41μV/℃，電壓可由線性公式Vout=(41μV/℃)(tRtAMB)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。 熱電偶的功能是檢測熱、冷兩端溫度的差值，熱電偶熱節(jié)點溫度可在0℃～+℃范圍變化。冷端即安裝MAX6675的電路板周圍溫度，溫度在20℃～+85℃范圍內(nèi)變化。當(dāng)冷端溫度波動時，MAX6675仍能精確檢測熱端的溫度變化。 SO端輸出數(shù)據(jù)的格式： MAX6675 SO端輸出數(shù)據(jù)的格式MAX6675是通過冷端補(bǔ)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(nèi)部的溫度檢測二極管轉(zhuǎn)換為溫度補(bǔ)償電壓，為了產(chǎn)生實際熱電偶溫度測量值，MAX6675從熱電偶的輸出和檢測二極管的輸出測量電壓。該器件內(nèi)部電路將二極管電壓和熱電偶電壓送到ADC中轉(zhuǎn)換，以計算熱電偶的熱端溫度。當(dāng)熱電偶的冷端與芯片溫度相等時，MAX6675可獲得最佳的測量精度。因此在實際測溫應(yīng)用時，應(yīng)盡量避免在MAX6675附近放置發(fā)熱器件或元件，因為這樣會造成冷端誤差。在測溫應(yīng)用中，芯片自熱將降MAX6675溫度測量精度，誤差大小依賴于MAX6675封裝的熱傳導(dǎo)性、安裝技術(shù)和通風(fēng)效果。為降低芯片自熱引起的測量誤差，可在布線時使用大面積接地技術(shù)提高M(jìn)AX6675溫度測量精度。MAX6675的測量精度對電源耦合噪聲較敏感。為降低電源噪聲影響。熱電偶系統(tǒng)的測量精度可通過以下預(yù)防措施來提高：①盡量采用不能從測量區(qū)域散熱的大截面導(dǎo)線；②如必須用小截面導(dǎo)線，則只能應(yīng)用在測量區(qū)域，并且在無溫度變化率區(qū)域用擴(kuò)展導(dǎo)線；③避免受能拉緊導(dǎo)線的機(jī)械擠壓和振動；④當(dāng)熱電偶距離較遠(yuǎn)時，應(yīng)采用雙絞線作熱電偶連線；⑤在溫度額定值范圍內(nèi)使用熱電偶導(dǎo)線；⑥避免急劇溫度變化；⑦在嚴(yán)劣環(huán)境中，使用合適的保護(hù)套以保證熱電偶導(dǎo)線；⑧僅在低溫和小變化率區(qū)域使用擴(kuò)展導(dǎo)線；⑨保持熱電偶電阻的事件記錄和連續(xù)記錄。MAX6675采用標(biāo)準(zhǔn)的SPI串行外設(shè)總線與MCU接口，且MAX6675只能作為從設(shè)備。MAX6675 。MAX6675從SPI串行接口輸出數(shù)據(jù)的過程如下：MCU使CS變低并提供時鐘信號給SCK，由SO讀取測量結(jié)果。CS變低將停止任何轉(zhuǎn)換過程；CS變高將啟動一個新的轉(zhuǎn)換過程。一個完整串行接口讀操作需16個時鐘周期，在時鐘的下降沿讀16個輸出位，第1位和第15位是一偽標(biāo)志位，并總為0；第14位到第3位為以MSB到LSB順序排列的轉(zhuǎn)換溫度值；第2位平時為低，當(dāng)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(xiàn)，為開放熱電偶檢測器操作，T必須接地，并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(tài)。2．芯片介紹本次設(shè)計采用ATMEL 公司的ATF1508AS 系列，它是基于第二代MAX7000S結(jié)構(gòu)體系的高性能E2PROM 結(jié)構(gòu)的芯片。 邊界掃描標(biāo)準(zhǔn)，具有5V ISP 的功能；具有最小5nS 的引腳到引腳的邏輯時延， 的計數(shù)頻率；引腳可配置為開漏輸出；每個宏單元都有獨立的可編程電源控制，最多可以節(jié)省50% 的功耗；宏單元內(nèi)的寄存器具有單獨的時鐘和復(fù)位等信號以及支持多種電壓接口。3．硬件原理圖 見附錄B 系統(tǒng)軟件設(shè)計1．MAX6675控制模塊在QuartusⅡ。，對外部集成芯片MAX6675的控制由以下模塊來實現(xiàn)。SCK表示串行時鐘輸入；當(dāng)CS為低電平時，啟動串行輸入接口；SO為串行數(shù)據(jù)輸出。 MAX6675控制模塊VHDL程序：LIBRARY IEEE。USE 。ENTITY AD_MAX6675 ISPORT( SCK:IN STD_LOGIC。 CS:IN STD_LOGIC。 SO:OUT STD_LOGIC_VECTOR(11 DOWNTO 0))。end。architecture one of AD_MAX6675 isSIGNAL Q1: STD_LOGIC_VECTOR(11 DOWNTO 0)。Q1內(nèi)部計數(shù)器beginprocess(sck,cs)beginIF sck39。EVENT AND sck=39。139。 THEN IF cs=39。039。 and cs39。last_value=39。139。 THEN so=Q1。 END IF。END IF。END process。END one。2．串并轉(zhuǎn)換模塊經(jīng)集成模塊MAX6675輸出數(shù)據(jù)為串行數(shù)據(jù)，需制作內(nèi)部串并轉(zhuǎn)換模塊將其轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)輸出。在QuartusⅡ。： 串并轉(zhuǎn)換模塊（1）該設(shè)計讀取如下的輸入符號：SERIAL_IN：串行輸入數(shù)據(jù)；RESET：復(fù)位信號。當(dāng)它為高電平時，則轉(zhuǎn)換復(fù)位。所有輸出置零，并且準(zhǔn)備讀取下一個串行數(shù)據(jù)；CLOCK：時鐘信號。在CLOCK的正邊沿，讀入輸入信號值SERIAL_IN，轉(zhuǎn)換輸出也只在CLOCK的正邊沿有效；（2）該設(shè)計產(chǎn)生如下的輸出：PARALLEL_OUT：串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后的12位輸出值；READ_ENABLE：輸出位。在CLOCK的正邊沿時，該信號為‘1’，表示PARALLEL_OUT將被讀??；PARITY_ERROR：輸出位。在CLOCK的正邊沿時，該信號為‘1’，表示檢測到串行輸出端口有一個奇偶錯誤。這時轉(zhuǎn)換暫停工作，直到RESET端口重新啟動轉(zhuǎn)換操作。（3）信號的輸入格式當(dāng)沒有任意數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱卸丝跁r，將串口的數(shù)據(jù)保持為‘0’。每12位值要求14個時鐘來讀取它，即在第15個時鐘周期，可以讀取并行輸出值。在第一周期，一個‘1’被送到串行輸入，該賦值表示后面將傳輸一個12位的值。接著12個時鐘周期中，每個時鐘周期傳輸一位值，最高位首先被傳輸。第14個時鐘周期傳送12位值的奇偶位，如果12位數(shù)據(jù)有偶數(shù)個‘1’，則它為‘0’；否則為‘1’。如果檢測到有奇偶錯誤，則它會設(shè)置PARITY_ERROR輸出為‘1’，并等待直到值被復(fù)位。在第15個周期，READ_ENABLE輸出被置‘1’，并且12位并行輸出值可以從PARALLEL_OUT輸出端口讀取，如果在第15個時鐘周期，SERIAL_IN端口的值為‘1’，則另一個12位值立刻被讀?。环駝t等待直到SERIAL_IN信號變?yōu)椤?’。3．總體模塊原理圖見附錄D第六章 總結(jié)溫度巡檢儀顧名思義是對工業(yè)等現(xiàn)場被控溫度進(jìn)行循環(huán)檢測，將檢測后的數(shù)據(jù)實時反應(yīng)在監(jiān)控人員面前，以便更好對溫度變化進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，從而滿足工業(yè)等場合的生產(chǎn)要求。本設(shè)計為基于FPGA的熱電偶溫度巡檢儀，是在EDA技術(shù)支持下實現(xiàn)功能特性，很好的將熱點偶與現(xiàn)有最新電子技術(shù)相結(jié)合并運用到現(xiàn)代化工業(yè)等場合，完成對溫度這一重要對象的控制。經(jīng)過與老師多次的探討與比較，最終采用兩種方案來實現(xiàn)此次設(shè)計：第一種方案主要包括：溫度信號檢測放大、A/D轉(zhuǎn)換、Max7000芯片及顯示等部分；第二種方案則主要運用了集成信號放大、A/D轉(zhuǎn)換、線性化等功能的MAX6675芯片與FLEX10K芯片。兩種方案的不同之處就是對芯片的選擇，前者運用的前期處理電路和A/D轉(zhuǎn)換芯片都比較常見，而后者則用到了比較先進(jìn)、集成度較高的MAX6675芯片，它將前期需對溫度信號處理的工作全部集成在一個芯片中，這樣將大大的節(jié)省了開發(fā)所需空間，減少了資源消耗。所以，在以后的工業(yè)等場合本人更傾向于第二種方案的運用。 參考文獻(xiàn)1. 薛倫生,陳西宏,[J].空軍工程大學(xué),2005(1):3839.2. 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