1.引言

　　溫度是一個十分重要的物理量，對它的測量與控制有十分重要的意義。隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)技術的發(fā)展及人們對生活環(huán)境要求的提高，人們也迫切需要檢測與控制溫度：如大氣及空調(diào)房中溫度的高低，直接影響著人們的身體健康；在大規(guī)模集成電路生產(chǎn)線上，環(huán)境溫度不適當，會嚴重影響產(chǎn)品的質(zhì)量。由此作者提出設計一種基于工業(yè)通用的CAN總線標準的嵌入式測溫系統(tǒng)，該系統(tǒng)能自動監(jiān)測被測對象的溫度，并且能通過CAN總線對溫度進行遠程監(jiān)視和網(wǎng)絡控制的智能測溫系統(tǒng)。

　　2.整體系統(tǒng)設計

　　根據(jù)所給的設計要求，即具有數(shù)字顯示、鍵盤輸入、溫度自動采樣、能通過CAN（Controller Area Network）總線與上位機進行通信、異常情況自動報警等功能。我們可以構架出此智能溫度儀表的整體設計框圖如下圖1所示。從圖中可以看出整體硬件電路設計主要包括：微處理器8051部分、電源電路部分、溫度信號輸入部分、鍵盤輸入部分、CAN總線通信部分、LED顯示部分[1]。限于篇幅原因，作者在本文將重點介紹溫度信號輸入和CAN總線通信部分的具體電路設計。

?

?

?

　　3.溫度輸入電路設計

　　MAX6675是MAXIM公司生產(chǎn)的基于SPI(Serial Peripheral Interface) 串行外設接口總線的專用芯片，它不僅能對K型熱電偶進行冷端溫度補償，還能對熱電勢信號進行數(shù)字化處理?？蓮V泛用于工業(yè)、儀器儀表、自動化等領域[2]。

　　3.1 MAX6675的結構及工作原理

　　MAX6675的具體內(nèi)部結構框圖如圖2所示。GND為地。UCC接電源的正極，該端需經(jīng)外部0.1μF電容接地。T-接K型熱電偶的冷端，并從外部接地。T+接熱電偶的熱端。SCK為串行輸入端，SO為串行輸出端。 為片選端，當 =0（低電平）時，串行接口有效。NC為空腳。主要包括8個部分：①低噪聲電壓放大器A1；②電壓跟隨器A2；③冷端溫度補償二極管；④基準電壓源；⑤數(shù)字控制器；⑥12位ADC；⑦SPI串行接口（SCK、SO、 ）；⑧模擬開關（S1—S5）。其工作原理如下：K型熱電偶產(chǎn)生的熱電勢（e）經(jīng)過A1、A2得到放大后的熱電勢信號U1，再經(jīng)過S4送給ADC。有公式：

　　U1=αTΔT=αT（T-T0）

　　其中：αT為K型熱電偶的電壓溫度系數(shù)。αT=41μV/℃。T和T0分別為被測溫度、冷端的環(huán)境溫度。與此同時，冷端溫度補償二極管將T0轉(zhuǎn)換成補償電壓U2，有公式：U2=αTT0，U2通過S5送給ADC。在數(shù)字控制器的控制下，ADC首先將U1、、U2轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再將U1、和U2相加并除以αT，即獲得輸出電壓UO的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)就代表測量點的實際溫度值T。需要指出，U2為毫伏級信號，e為微伏級信號，因此e必須首先放大成U1，二者才能相加。

?

　　圖2? MAX6675的內(nèi)部框圖

　　3.2由MAX6675構成的測溫系統(tǒng)

　　由MAX6675構成的測溫系統(tǒng)電路如圖3所示。將K型熱電偶KH1的T+和T-分別接到MAX6675芯片的T+和T-的引腳上。MAX6675的 為片選端口接到CPU的P1.2引腳、SO輸出端口接到CPU的P1.0引腳、SCK輸入端口接到CPU的P1.1引腳[3]。

?

?

?

　　4.CAN總線通信電路及程序設計

　　4.1 CAN硬件電路設計

　　采用AT89C51單片機微控制器、獨立CAN通信控制器SJA1000、CAN總線驅(qū)動器PCA82C250及復位電路IMP708組成的CAN應用節(jié)點具體電路如下圖4所示[4]。為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，本設計在SJA1000和CAN總線驅(qū)動器PCA82C250之間增加了光電隔離器6N137。

?

?

?