温度的测里与控制是工程实践中的常见问题。温度控制器是温度控制中不可缺少的设备。对于以热电偶为测温传感器的温控器：由于热电偶需要冷端补偿。其输出的模拟电势信号需经放大及ND转换后送入计算机处理。计算机输出的温度控制信号一般要经D/A转换。因而测里控制电路较复杂调试也很麻烦。以实验室1台2 kW电阻炉为被控对象，以原有的K型热电偶为传感器，选用MIAXIM公司生产的自带温度补偿的K型热电偶串行模/数转换器MAX6675 为测里电路。选用双向可控硅为控制元件以AT89C51为中心设计了一套温控器电路。电路参数经过了实际调试。由于测里和控制元件都可以与单片机直接接口，硬件电路结构简单，体积小，可靠性高又能满足一定的精度要求。
2温控器硬件构成及原理
2.I温控器原理框图
如图1所示电阻炉温度控制范围为100~ 1000 ~C，传感器采用应用较广的K型热电偶热电偶测里电路选用MAX6675OMAX6675 将热电偶输出的mV信号直接转换成数字信号送给单片机AT89C51; 令端温度补偿问题由MAX6675 自行解决。单片机通过串行口与上位机通讯。发送测里数据。接收温度给定值。并将温度测里值与给定值比较分析。送出控制信号驱动光耦MDOC:3083，以控制可控硅BCR50GM的导通与截止，使电阻炉的温度能够稳定在给定点附近。
2.2MAX667 5 工作牲
MAX6675是美国MAXM公司生产的带有冷端温度补偿、线性校正热电偶断线检测等功能的K型热电偶测里转换电路其输出为12位二进制数字里。测温范围0~ 1023.75 ‘C，温度分辨能力为0.25 “C.在0~700 “C范围内温度显示误差不大于8LSB.冷端补偿范围为20~ +85 “C.工作电压3.0~5 5V.可以满足大多数工业应用场合。
MAX6675的内部结构如图2 所示，主要由热电偶模拟信号放大电路冷端温度补偿电路WD转换电路及数字控制电路等组成。根据热电偶的原理，其产生的热电势满足下列关系：
Fun（1.0）一Fu（1，to）+ Fun（lu.0）
式中1为热端温度：1U为冷端温度;0代表0 “C
A/D转换电路将热电偶信号Huw（ t，tm） 与温度补偿电路的补偿信号！t;w（ t，0）相加后得到tun（ I ，0） ，再进行模拟量到数字量的转换，以12位串行方式从引脚$）上输出。当12 位全为0）时，说明被测温度为O C ：12 位全为1，则被测温度为102.3.75 C 由于MAX6675 内部经过了激光修正，因此转换的数字量与被测温度值之间具有较好的线性关系，可由下式给出：
温度值= 1023.75 》转换后的数字量/4 095
MAX675 采用$）- 8 封装，体积小，可靠性好，其引脚安排参见图2 ，功能如表1所示。
MAX6675 与单片机的接口参见图3，单片机提供3 个V/（）口线与MAX675 联络。
2.3控制环节原理
温度控制环节采用光电耦合器驱动双向可控硅方式。光电耦合器采用M）I（）R（LA 公司生产的用于触发可控硅的M0C3083。此元件具有过零检测功能，可用直流低电压，小电流来控制高电压，大电流;触发电路简单可靠，抗干扰能力强。
其内部结构及引脚参见图3，它采用双列直插6脚封装。此元件由输入输出两部分组成。输入部分是一个砷化镓红外发光二极管，该二极管在5 tnA 正向电流作用下，发出足够的红外光来触发输出部分。输出部分为带有一过零检测器的光控双向可控硅，被触发导通后发出控制信号触发主电路控制元件。
主电路由双向可控硅BCK50（M 控制，其开关电流为50 A，通过实际调试。确定了控制电路参数;如图3 所示。
3软件设计
3.1测量程序说明
测量环节的软件重点在MAX6675 测温数据的读取。MAX6675与单片机通过3 线串口进行通讯，其工作时序如图4所示。当（S引脚由高电平变为低电平时，MAX6675 停止任何信号的转换并在时钟SCK的作用下向外输出已转换的数据;当（S 从低电平变回到高电平时，MAX6675 将进行新一轮转换。一个完整的数据读取需要16 个时钟周期，数据的读取在SCK的下降 沿进行。
MAX6675的输出数据为16 位，输出时高位在前。D15 为无用位;D14~D3 对应于热电偶模拟输出电压的数字量;D2 用于检测热电偶是否断线（D2 为1表明热电偶断线）;D1为MAX6675 标识符;D0 为三态。具体的读数据子程序如下。硬件参见图3。温度数据高4 位存于21H.低8 位存于20H，断偶标志存于进位位。
3.2控制模块软件
温度控制采用过零触发方式控制可控硅在设定周期中的导通周波数。单片机通过PI.5 控制可控硅在1S 内导通的百分率达到调功的目的。根据要求可选用不同控制方式，一般情况下，可采用二位式输出。
4结束语
由于选用了MAX6675，M0XC3083 等数字型测量控制元件，设计的温控器结构简单，控制方便，有关电路参数通过了2 kW电阻炉的实验调试，具有实用意义。
