单片机和K型热电偶的温度测量仪

　　热电偶的输出电压很小，如K型热电偶与温度的关系大概是每度41uV，这么小的电压不经过放大或其他线路是不能接到单片机的！

　　如果用放大线路，就要用一个AD转换器与单片机相连。如果你的单片机本身有足够高的分辨率的AD转换器，就不用外扩的AD了。

　　如果你用MAX6675之类的芯片，就不需要AD转换器和放大器了，因为这个芯片是专门为K型热电偶所设计的芯片，内部已经集成了放大采样，你只须将单片机的SPI接口与它相连，并根据该芯片的资料上的说明进行通信就可以了。

　　附图就是用MAX6675加上K型热电偶，与一PIC18单片机的整个线路，仿真的温度为100度。

　　

　　从人类对温度有了认识之后，许多科学家一直致力于研究温度的测量方法。广义上说，

　　温度的测量主要方式分为两种：接触式测温以及非接触式测温。通过需要测温的物体和测温设备之间的直接接触，以热交换的方式，最终可以达到热平衡的，这样的方式称为接触式测温。显然这种最原始的接触测温方法可以最简单的测出温度，但是这样的误差比较大，只能用于一般生活中简单的温度测量。如果是在高温或者腐蚀环境下测温，这种特殊环境会对测温元器件产生不利影响。然而另一种测温方法——非接触式测温可以避免这一问题。用这种方法制成的测温计可以用于农业中土壤的测温、工业中高温运转的机械等领域。

　　目前接触式测温中应用最广的热电式传感器是热电偶传感器，在工业测温中占有不可取代的地位。选用K型热电偶设计了一个测温系统。系统由温度采集模块、主控制模块、下载模块和LCD液晶显示模块组成，以AT89S52单片机为主控制器，由K型镍铬-镍硅热电偶作为温度传感器，测量范围在0~1200℃之间，采用MAX6675热电偶数字转换器将K型热电偶信号转换成数字信号，并进行冷端温度补偿。对测温热电偶的热电势及测得的补偿电势进行采样，经程序解算后得到温度值，通过LCD液晶显示。该系统具有测量范围广、系统轻便的特点，在工业测温中具有一定的应用价值。

　　采用的温度采集模块中，主要选用K型热电偶以及数字转换器MAX6675完成。通过对温度的采集，将数据发送到数据处理的单片机AT89S52，通过串口下载，并在液晶LCD1602显示实时温度。在这个方案过程中，主要运用到了K型热电偶以及数字转换器MAX6675作为温度采集模块的主要组成。

　　K型热电偶测量范围宽，价格便宜，性能稳定，被广泛适用于工业温度测量中。关键的是K型热电偶转换器MAX6675，它具有冷端温度补偿的功能，并将模拟信号转换成数字信号。最大的好处是，MAX6675具有热电偶冷端补偿，放大器，模数转换器，串行端口等功能。

　　从以上两种方案而言，显而易见方案二的设计思路更为实用、简便，在设计过程中可以最大程度地发挥各类元器件的作用，使得元器件之间很好配合，使得电路设计最优化。

　　

　　热电偶利用接触式测温的方式收集温度，可以将采集到的温度数据信号变为电压信号，

　　以二次仪表的形式再变为被测物体的温度。组成闭合回路的条件把两种不同原料的金属导体或半导体连接起来。如果闭合回路两端的温度不同，于是产生一个温差电动势。这个矢量电动势只和两端的原料的质地和温度有关，而与材料的粗细长短无关，这种现象称为热电效应（塞贝克效应）。热电偶的应用是在塞贝克效应影响中工作。在金属两端中，一个直接用于测量温度的端口称为测量工作端，反之则称为温度补偿冷端。使用过程中，把冷端和显示仪器联接，便可以在显示仪器上读出测温时的温差电动势

　　目前热电偶有两个大类：标准，非标准。从上世纪80年代末开始，中国制造的热电偶和热电阻指定IEC国际标准中的七种标准（包括S、B、E、K、R、J、T七种）为模型统一设计生产热电偶。由于产生的热电势与两端的温度差有关，必须先固定一方的温度才能确立出测量端温度与电动势两者之间的关系。目前规定冷端在0℃时给出测量温度与电动势的数值对照表，称为分度表。由于在实际测量中，很难保持冷端的温度在0℃，所以需要设计到冷端补偿的问题。

　　K型热电偶测量范围广，价格低廉，广泛应用于工业温度测量。在氧化和中性的气体环境中，可按K型热电偶偶丝直径不同测量不同的温度范围。但是在还原气氛中，需要加密封保护管。K型热电偶的精度分成两个等级，其允许误差见表

　　

　　选择K型热电偶作为温度测量模块的组成部分。这种热电偶是当前使用量最大、价格最低廉价的金属热电偶，每年的消耗量是其他所用热电偶消耗量的总和。K型热电偶的正、负两极（镍铬合金）分别含10%的铬，含3%的硅。这种热电偶可以测量介质从0～1300℃的温度范围，无论是在氧化性还是惰性气体中都可以持续利用，短时间内使用的温度阈值可以高达为1200℃左右，如果是长时间使用温度阈值建议维持1000℃左右，不要超过。

　　MAX6675是具有冷端温度补偿功能的K型热电偶模数转换器，自带冷端温度补偿的功能，还能把输入热电偶的信号输出数字信号。输出的数据是12位分辨率的兼容型只读格式。这款MAX6675数字转换器集中了多个优点，例如冷端补偿、信号放大、模数转换、串行端口。

　　K型热电偶由于其特点、性能优异在工业测温场合被广泛使用。但是，它经常要求冷端补偿，而且电路的调试过程中太繁琐，比较麻烦。在调试过程中，凝固浴法，计算方法，修正系数法，零偏移方法会有一定的误差，给调试带来太多的麻烦。MAX6675的诞生无疑解决了这一问题。