STM32F407+MAX31855 +K型热电偶进行测温方案

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MAX31855为热电偶至数字输出转换器，内置14位模/数转换器(ADC)。器件带有冷端补偿检测和修正、数字控制器、SPI兼容接口，以及相关的控制逻辑，在温度控制器、过程控制或监测系统中设计用于配合外部微控制器(μC)工作。提供多个版本的器件，每个版本针对特定的热电偶类型(K、J、N、T或E型)进行优化和调整。热电偶类型以器件型号后缀表示(例如MAX31855K)。器件输出14位带符号数据，通过SPI兼容接口、以只读格式输出。转换的温度分辨率为0.25℃，最高温度读数为+1800℃，最低温度读数为-270℃，对于K型热电偶，温度范围为-200℃至+700℃，保持±2℃精度。

MAX31855KASA+T硅天下科技开发资料技术支持

STM32F407+MAX31855 +K型热电偶进行测温方案

一、首先硬件方面的实现：

                              

图1.MAX31855测温电路原理图

硬件注意事项：

1.由于MAX31855本身不具备抗干扰性，要添加抗干扰电路；（也可以使用硅天下新推出的MAX31856，自带抗干扰及先行修正电路）

2.热电偶分正负极，注意别接反了

二、软件程序大概分为三部分

2.1首先是声明和定义

[mw_shl_code=c,true]

#define  GPIOA_MAX31855_SCK             GPIO_Pin_1

#define  GPIOC_MAX31855_CS              GPIO_Pin_5

#define  GPIOC_MAX31855_SC             GPIO_Pin_4

#define  GPIOA_MAX31855_SCK_H       GPIO_SetBits(GPIOA,GPIOA_MAX31855_SCK)

#define  GPIOA_MAX31855_SCK_L      GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIOA_MAX31855_SCK)

#define  GPIOC_MAX31855_CS_H      GPIO_SetBits(GPIOC,GPIOC_MAX31855_CS)

#define  GPIOC_MAX31855_CS_L        GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIOC_MAX31855_CS)

#define  GPIOC_MAX31855_SC_IN (GPIOC->IDR & GPIOC_MAX31855_SC)

[/mw_shl_code]

2.2MAX31855的初始化

图2.时序图

[mw_shl_code=c,true]

void MAX31855_Init()

{

       GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;

  RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOG, ENABLE);

       RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);

       RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOC, ENABLE);

       GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIOA_MAX31855_SCK;//max31855 sck

  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode= GPIO_Mode_OUT;//普通输出模式

  GPIO_InitStructure.GPIO_OType= GPIO_OType_PP;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed= GPIO_Speed_100MHz;

  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd= GPIO_PuPd_UP;

  GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);

       GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIOC_MAX31855_CS;//max31855 cs

  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode= GPIO_Mode_OUT;//普通输出模式

  GPIO_InitStructure.GPIO_OType= GPIO_OType_PP;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed= GPIO_Speed_100MHz;

  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd= GPIO_PuPd_UP;

  GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure);

       GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIOC_MAX31855_SC;//max31855 sc

  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode= GPIO_Mode_IN;//注意读数据的端口要设置为普通输入模式

  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed= GPIO_Speed_100MHz;

  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd= GPIO_PuPd_UP;

  GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure);

        

        GPIOA_MAX31855_SCK_L;

       GPIOC_MAX31855_CS_H;

}

[/mw_shl_code]

图3.位加权和功能

图4.热电偶温度格式

根据datasheet可以知道，在data的32位数据中，[31:18]为14位带符号的热电偶温度，[15:4]为12位带符号的内部温度。14位的数据表示是热电偶远端，即你想测量的物体的温度。而12位的数据则代表与电路板接触的那一端的热电偶的温度，通常这个温度是固定不变的，与室温接近。

2.3最后是MAX31855读数据和数据处理的过程

[mw_shl_code=c,true]

floatMAX31855_ReadData()

{u32 data=0;//用于存储从max31855读取的数据

u16Thermocouple=0;  //

float Ther=0;

int i;      

GPIOC_MAX31855_CS_L;//片选，低电平有效

delay_us(1);

for(i=31;i>=0;i--)

{        //按位读取一共是32位数据，从高位开始读取

GPIOA_MAX31855_SCK_H; //时序是在上升沿的时候读取数据，在初始化的时候，SCK为低，所以此时拉高

delay_us(1);

  if(GPIOC_MAX31855_SC_IN)//开始读数据，如果当前位为1的话，则通过左移至相应位置，如果是0则不处理

               {

      data|=((u32)1<<i);       //左移至i位，赋值给data的i位

               }

               

               GPIOA_MAX31855_SCK_L;//读取一位完成

               delay_us(1);

       }

       GPIOC_MAX31855_CS_H;//32位读取完成后取消片选

/**********下面对data进行处理****************/

Thermocouple=((temp_data>>18)&0x1fff);//取出[30:18]热电偶的数据 ，我这里没有取出符号位

Ther=Thermocouple*0.25;  //从图5中可以看出，温度的分辨率是0.25摄氏度，固数据应乘0.25，参考端的温度应该乘0.0625，我这里没有对这部分数据进行处理。

return Ther;

}

[/mw_shl_code]

软件部分注意事项

1. MAX31855读数据的时序图，控制引脚有：一个片选（cs），一个时钟(sck)，一个读数据(sc)

2.对读取到的32位的数据进行处理，分清楚哪个是你所需要的数据。

holmesstill

能打包发一下吗

jushihao

帖子很好，但是这里面忽略了一个非常非常重要的问题，就是热电偶的阻值对测温结果的影响较大，会导致工程失败