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1、基于 STM32的 k型热电偶采集系统 制作人 -王天浩 陈力豪 夏正俊 2012级电气工程及其自动化 基本功能 对温度进行实时监测 绘制最近七组温度折线图 监测热电偶的连接状态 实现中文显示 基本参数 MCU主频 72MHZ 热电偶温度范围为 0800摄氏度 精度为 C 彩频尺寸 280*420 传感器部分 基本原理： 在热电偶回路中产生的 电势由温差电势和相 接触电势两部分组成 但是以接触电势为主 接触电势：它是两种电子密度不同的导体相互接触时产生 的一种热电势。当两种不同的导体 A和 B相接触时，假设 导体 A和 B的电子密度分别为 Na和 Nb并且 NaNb，则在 两导体的接触面上，电
2、子在两个方向的扩散率就不相同， 由导体 A扩散到导体 B的电子数比从 B扩散到 A的电子数要 多。导体 A失去电子而显正电，导体 B获得电子而显负电。 因此，在 A、 B两导体的接触面上便形成一个由 A到 B的静 电场，这个电场将阻碍扩散运动的继续进行，同时加速电 子向相反方向运动，使从 B到 A的电子数增多，最后达到 动态平衡状态。此时 A、 B之间也形成一电位差，这个电 位差称为接触电势。 热电偶的优点 测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不 受中间介质的影响 测量范围广。 构造简单，使用方便。 可以根据温度测量范围及精度，选用相应分度号 的热电偶 K型热电偶的相关参数 材质：镍铬镍硅
3、 基本误差限： 0.75%t 测量范围： 0800 C 长度： 4*50*1000mm 热电偶的温度对应电压表 冷端补偿 由于热电偶的材料一般都比较贵重，而测温点到 仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低 成本，通常采用补偿导线把热电偶的冷端（自由 端）延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到仪 表端子上。必须指出，热电偶补偿导线的作用只 起延伸热电极，使热电偶的冷端移动到控制室的 仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对 测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其 他修正方法来补偿冷端温度 t00 时对测温的影 响。 Eab（ T， T0） =Eab（ T， T1） +Eab（ T1， T
4、0） 数据采集模块 -MAX6675 MAX6675是 Maxim公司推出的具有冷端补 偿的单片 K型热电偶放大器与数字转换器。 文中介绍器件的特点、工作原理及接口时 序，并给出与单片机的接口电路及温度读 取、转换程序。 MAX6675特性 简单的 SPI串行口温度值输出； 0 +1024 的测温范围； 12位 0.25 的分辨率； 片内冷端补偿； 热电偶断线检测； 低功耗特性； 工作温度范围 -20 +85 ； MAX6675内部结构 时序与数据结构 MAX6675 的输出数据为 16 位 ,其中 D15 始终无 用 , D14 D3 对应于热电偶模拟输入电压的数字转 换量 , D2 用于检
5、测热电偶是否断线 (D2 为 1 表明热 电偶断开 ) , D1 为 MAX6675 的标识符 , D0 为三态。 温度值 = 1023. 75 转换后的数字量 / 4095。（约为四分之一） STM32采集程序 当 MAX6675 的 CS 引脚 从高电平变为低电平 时 , MAX6675 将停止任 何信号的转换并在时钟 SCK的作用下向外输出 已转化的数据。相反 ,当 CS从低电平变回高电平 时 , MAX6675 将进行新 的转换。在 CS 引脚从 高电平变为低电平时 , 第 一个字节 D15 将出现在 引脚 SO。一个完整的数 据读过程需要 16 个时钟 周期 ,数据的读取通常在 SC
6、K的下降沿进行 一次读 8位所以要读两次 图形界面 图形界面部分使用的的是已经封装完毕 的 GUI，可以实现画点，画圆，画线， 区域填充，数字显示，字母显示，汉字 显示，由于已经添加字库，无需手动打点， 字库包含 12*12和 16*16大小，并且保存在 外部 flash中，通过移植的 FATFS来进行读取 由于无法实现小数的显示，所以只精确到个位 但是可以通过串口向上位机发送精确数值 图形界面部分 折线图是使用划线函数组成，在屏幕 固定坐标中先构建出坐标系，之后将 采集到的数据使用指针传递到折线图函数 中，按照一定的比例来确定点的位置，之后 根据两点确定一条线来画出折线 图形界面部分 如果每产生一个数据便更新折线图 则会导致刷新太快，无法记录，效果不好 所以在采集函数中，每产生五组，更新 一次数据， 由于 MAX6675的转换速度有限，在最后要 加上延时
基于STM32的k型热电偶采集系统
