摘 要：温度在工业领域应用非常广泛，而一般的温度传感器测量范围较窄，只能实现低温测量。Ｋ型热电偶是国内外仪器仪表行业中最常见的一种测温元件。本系统通过Ｋ型热电偶传感器对温度信号进行采集，ＭＡＸ６６７５芯片对信号变换后，通过ＳＰＩ串行接口与ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＲＣＴ６单片机进行通信，实现中低温度的测量。为了实现较远距离控制，通过红外遥控模块输入对比温度，当测量温度大于或小于设定值时，进行声光报警。通过实验验证，本系统具有较高的精度，能满足中低温度的测量。
温度是一个非常基本的物理量，很多的物理量都与它有着密切的联系，所以对温度的精准测量以及精确的控制在农业和工业生产、人们的日常生活、科学研究方面都有着十分重要的意义。目前，热电偶传感器是国内外仪器仪表行业中最常见的一种测温元件，也是目前接触式测温领域中应用最为广泛的一种热电式传感器。
Ｋ型热电偶作为一种主要的测温元件，具有结构简单、使用方便、测温范围宽、测温精度高等特点。但Ｋ型热电偶应用时，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非
线性，因此，应用时必须进行线性化处理。
２）冷补偿。热电偶输出的热电势为冷端保持０℃时与测量端的电势差值，而在实际应用中冷端的温度是随着环境温度而变化的，故需进行冷端补偿。
３）信号输出。Ｋ 型热电偶输出信号为模拟信号，为了方便与后续单片机电路相连，需要将模拟信号转换成数字信号。Ｍａｘｉｍ公司新近推出的ＭＡＸ６６７５［５］即是一个集成了热电偶放大器、冷端补偿、Ａ／Ｄ转换器及ＳＰＩ串口的热电偶放大器与数字转换器。
１ 系统设计
本设计以单片机ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＲＣＴ６［６］为整个系统的核心，使用Ｋ型热电偶传感器对所测环境温度信号进行采集，经转换芯片ＭＡＸ６６７５转换后输入给单片机处理。同时本设计还有报警功能，通过红外遥控模块ＨＳ００３８输入对比温度值，与采集到的温度进行比较并进行声光报警，测得温度通过液晶屏ＪＬＸ１２８６４显示。系统结构如图１所示。
２ 系统硬件设计
２．１ Ｋ型热电偶与ＭＡＸ６６７５
ＭＡＸ６６７５与热电偶连接电路如图２所示。
２．２ 红外遥控传感器
工业领域进行温控时，需要设定参考温度，当大于或者小于某个值时进行报警，而某些场合无法使用按键输入，本系统采用红外遥控器输入设定值。ＨＳ００３８是一种红外接收器，输出的ＴＴＬ信号可以被单片机接收到，它的电路如图３所示。
２．３ 显示电路
本设计的显示屏选用比较常见的１２ ８６４字符型液晶显示。液晶显示屏是一种集数字显示、符号与字母显示的显示器，功耗低，具有很高的性价比。显示电路如图４所示。
２．４ 报警电路
当检测到的温度在允许范围内时，电路不报警；当检测到的温度超出设定的温度值时，蜂鸣器响。蜂鸣器报警电路如图５所示。
３ 系统软件设计
系统的软件部分采用Ｃ语言编写，程序设计模块化。本系统先从ＭＡＸ６６７５芯片中读取数据，并判断热电偶是否开路，然后将数据传到单片机中进行处理，同时由红外遥控传感器输入对比温度值与采集到的温度进行比较，并进行声光报警。系统软件主流程如图６所示。
４ 实验验证
完成基于Ｋ 型热电偶的中低温度测量系统的设计后，受实验条件限制，在室内测量了不同条件下水和烟头的温度，并与０．１℃精度的水银温度计在１０～７０℃温度范围进行比对。测试结果如表１所示。在测试范围内，相对误差不超过０．２％。
５ 结束语
本文以ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＲＣＴ６单片机为整个系统的核心，通过Ｋ型热电偶传感器对温度信号进行采集，通过ＭＡＸ６６７５芯片对信号进行放大、冷端补偿等处理，完成温度的获取。本系统还有报警功能，通过红外遥控模块输入对比温度值，与采集到的温度进行比较并进行声光报警，显示当前温度值和设定温度值。该系统结构简单，抗干扰能力强，测量精度高，测量温度范围广，设定温度值采用红外遥控形式输入，可以实现非接触设定。经实际测试表明，本设计测量温度的范围较宽，能实现中低温度的测量，精度较高，相对误差小于０．２°Ｃ。
