热电偶作为一种首要的测温元件，具有结构简略、制作简略、运用方便、测温规模宽、测温精度高级特色。可是将热电偶运用在根据单片机的嵌入式体系范畴时，却存在着以下几方面的问题。①非线性：热电偶输出热电势与温度之间的联系为非线性联系，因此在运用时有必要进行线性化处理。②冷补偿：热电偶输出的热电势为冷端坚持为0℃时与丈量端的电势差值，而在实践运用中冷端的温度是跟着环境温度而改变的，故需进行冷端补偿。③数字化输出：与嵌入式体系接口必定要选用数字化输出及数字化接口，而作为模仿小信号测温元件的热电偶明显法直接满意这个要求。因此，若将热电偶运用于嵌入式体系时，须进行杂乱的信号扩大、 A/D转化、查表线性线、温度补偿及数字化输出接口等软硬件规划。假如能将上述的功用集成到一个集成电路芯片中，即选用单芯片来完结信号扩大、冷端补偿、线性化及数字化输出功用，则将大大简化热电偶在嵌入式范畴的运用规划。
Maxim公司推出的MAX6675便是一个集成了热电偶扩大器、冷端补偿、A/D转化器及SPI串口的热电偶扩大器与数字转化器。
1 功用特色
MAX6675的首要特性如下：
①简略的SPI串行口温度值输出；
②0℃～+1024℃的测温规模；
③12位0.25℃的分辨率；
④片内冷端补偿；
⑤高阻抗差动输入；
⑥热电偶断线检测；
⑦单一+5V的电源电压；
⑧低功耗特性；
⑨作业温度规模-20℃～+85℃；
⑩2000V的ESD信号。
该器材选用8引脚SO帖片封装。引脚摆放如图1所示，引脚功用如表1所列。
2 作业原理
MAX6675的内部结构如图2所示。该器材是一杂乱的单片热电偶数字转化器，内部具有信号调理扩大器、12位的模仿/数字化热电偶转化器、冷端补偿传感和校对、数字操控器、1个SPI兼容接口和1个相关的逻辑操控。
2.1 温度改换
MAX6675内部具有将热电偶信号转化为与ADC输入通道兼容电压的信号调理扩大器，T+和T-输入端衔接到低噪声扩大器A1，以确保检测输入的高精度，一起使热电偶衔接导线与搅扰源阻隔。热电偶输出的热电势经低噪声扩大器A1扩大，再经过A2电压跟从器缓冲后，被送至ADC的输入端。在将温度电压值转化为持平价的温度值之前，它需要对热电偶的冷端温度进行补偿，冷端温度便是MAX6675周围温度与0℃实践参考值之间的差值。关于K型热电偶，电压改变率为41μV/℃，电压可由线性公式Vout=（41μV/℃）×（tR-tAMB）来近似热电偶的特性。上式中，Vout为热电偶输出电压（mV），tR是丈量点温度；tAMB是周围温度。
2.2 冷端补偿
热电偶的功用是检测热、冷两头温度的差值，热电偶热节点温度可在0℃～+1023.75℃规模改变。冷端即装置MAX6675的电路板周围温度，比温度在-20℃～+85℃规模内改变。当冷端温度动摇时，MAX6675仍能准确检测热端的温度改变。
MAX6675是经过冷端补偿检测和校对周围温度改变的。该器材可将周围温度经过内部的温度检测二极管转化为温度补偿电压，为了发生实践热电偶温度丈量值，MAX6675从热电偶的输出和检测二极管的输出丈量电压。该器材内部电路将二极管电压和热电偶电压送到ADC中转化，以核算热电偶的热端温度。当热电偶的冷端与芯片温度持平常，MAX6675可获得最佳的丈量精度。因此在实践测温运用时，应尽量防止在MAX6675邻近放置发热器材或元件，因为这样会形成冷端差错。
2.3 热补偿
在测温运用中，芯片自热将下降MAX6675温度丈量精度，误巨细依赖于MAX6675封装的热传导性、装置技能和通风作用。为下降芯片自热引起的丈量差错，可在布线时运用大面积接地技能进步MAX6675温度丈量精度。
2.4 噪声补偿
MAX6675的丈量精度对电源耦合噪声较灵敏。为下降电源噪声影响，可在MAX6675的电源引脚邻近接入1只0.1μF陶瓷旁路电容。
2.5 丈量精度的进步
热电偶体系的丈量精度可经过以下预防措施来进步：①尽量选用不能从丈量区域散热的大截面导线；②如有必要用小截面导线，则只能运用在丈量区域，并且在无温度改变率区域用扩展导线；③防止受能拉紧导线的机械揉捏和振荡；④当热电偶间隔较远时，应选用双绞线作热电偶连线；⑤在温度额定值规模内运用热电偶导线；⑥防止急剧温度改变；⑦在严劣环境中，运用适宜的保护套以确保热电偶导线；⑧仅在低温文小改变率区域运用扩展导线；⑨坚持热电偶电阻的事情记载和接连记载。
2.6 SPI串行接口
MAX6675选用规范的SPI串行外设总线与MCU接口，且MAX6675只能作为从设备。MAX6675 SO端输出温度数据的格局如图3所示，MAX6675 SPI接口时序如图4所示。MAX6675从SPI串行接口输出数据的进程如下：MCU使CS变低并供给时钟信号给SCK，由SO读取丈量成果。CS变低将中止任何转化进程；CS变高将发动一个新的转化进程。一个完好串行接口读操作需16个时钟周期，在时钟的下降沿读16个输出位，第1位和第15位是一伪标志位，并总为0；第14位到第3位为以MSB到LSB顺序摆放的转化温度值；第2位平常为低，当热电偶输入敞开时为高，敞开热电偶检测电路完全由 MAX6675完成，为敞开热电偶检测器操作，T-有必要接地，并使能地址尽可能挨近GND脚；第1位为低以供给MAX6675器材身份码，第0位为三态。
3 测温运用
下面给出MAX6675运用于嵌入式体系的具体方法。这儿以AT89C2051单片机为例，给出MAX6675与单片机接口构成的测温电路及相应的温度值读取、转化程序。
MAX6675为单片数字式热电偶扩大器，其作业时无需外接任何的外围元件，这儿为下降电源耦合噪声，在其电源引脚和接地端之前接入了1只容量为0.1μF的电容。
MAX6675与AT89C2051单片机的接口电路如图5所示。
因为AT89C2051不具备SPI总线接口，故这儿选用模仿SPI总线的方法来完成与MAX6675的接口。其间P1.0模仿SPI的数据输入端（MISO），P1.1模仿SPI的串行时钟输出端SCK，P1.2模仿SPI的从机挑选端SSB。下面给出相应的温度值读取程序及数据转化程序。
；温度值读取程序
；位界说
SO BIT T1.0 ；数据输入
CS BIT P1.1 ；从机挑选
SCK BIT P1.2 ；时钟
；数据字节界说
DATAH DATA 30H ；读取数据高位
DATAL DATA 31H ；读取数据低位
TDATAH DATA 32H ；温度高位
TDATAL DATA 33H ；温度低位
；读温度值子程序
READY：CLR CS ；中止转化并输出数据
CLR CLK ；时钟变低
MOV R2，#08H
READH：MOV C，SO
RLC A ；读D15～D8高8位数据
SETB CLK
NOP
CLR CLK
DJNZ R2，READH
MOV DATAH，A；将读取的高8位数据保存
MOV R2，#08H
READL：MOV C，SO ；读D7～D0低8位数据
RLC A
SETB CLK
NOP
CLR CLK
DJNZ R2，READL
MOV DATAL，A；将读取的低8位数据保存
SETB CS
；发动另一次转化进程
RET
；数据转化子程序，将读得的16位数据转化为12位温度值，去掉无用的位。
D16T12：MOV A，DATAL
CLR C
RLC A
MOV DATAL，A
；数据全体右移1位，
MOV A，DATAH；以去掉D15伪志位
RLC A
SWAP A ；将DATAH中的数据凹凸4位交换
MOV B，A ；数据暂存于B中
MOV A，#0FH ；得到温度值的D11～D8位，并将D15～D12方位0
MOV TDATAH，A；转化后的数据送温度高位
MOV A，B；取出温度值的D7～D4位
ANL A，#0F0H
MOV B，A；暂存B中
MOV A，DATAL
ANL A，#0F0H ；取出温度值的D3～D0
SWAP，A
ORL A，B ；合并成低位字节
MOV TDATAL，A ；转化后的数据送温度高位
RET
结语
MAX6675将热电偶测温运用时杂乱的线性化、冷端补偿及数字化输出等问题会集在一个芯片上处理，简化了将热电偶测温计划运用于嵌入式体系范畴时杂乱的软硬件规划，因此该器材是将热电偶测温计划运用于嵌入式体系范畴的抱负挑选。
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