MAX31856 高精度热电偶至数字输出转换器开发笔记

MAX31856 高精度热电偶至数字输出转换器开发笔记
【器件概述】
MAX31856可对来自于任何类型热电偶的信号进行冷端补偿和数字化，将输出数据格式化为以摄氏度为单位。转换器的温度分辨率达0.0078125°C，允许读取高达+1800°C以及低至-210°C(取决于热电偶类型)的温度读数，热电偶电压测量精度达±0.15%。热电偶输入具有高达±45V的过压保护。器件包括50Hz和60Hz电网频率滤波，也是热电偶的故障检测频率。SPI兼容接口允许选择热电偶类型以及设置转换和故障检测过程。

【功能框图】

【MAX31856关键特性】
提供高精度热电偶温度读数
包括8种热电偶的自动线性度修正
±0.15%(最大值，-20°C至+85°C)热电偶满幅和线性度误差
19位、0.0078125°C热电偶温度分辨率
内置冷端补偿，将系统元件数量降至最少
转换器的温度分辨率达0.0078125°C，
允许读取高达+1800°C以及低至-210°C(取决于热电偶类型)的温度读数
±0.7°C(最大值，-20°C至+85°C)冷端补偿精度
±45V输入保护，系统性能可靠
简化系统故障管理和诊断
检测热电偶开路
过温和欠温故障检测
50Hz/60Hz噪声抑制滤波，提高系统性能
14引脚TSSOP封装

【备货信息】硅天下备货编号GXT-MAX31856MUD+T

【应用电路图】

【寄存器配置】
芯片内部有16个寄存器，没有什么特别的要求的话（比如自己做冷端补偿），主要关心CR0、CR1、MSAK、LTCBH、LTCBM、LTCBL、SR这几个就好了，其他保持默认值。

存取寄存器时，使用地址0Xh为读操作，地址8Xh为写操作。CR0和CR1主要配置芯片工作模式，推荐设置连续采样模式和采样点平均，我把CR0设置为0xA0，CR1设置为0x33。MASK设置为0x00，开启所有的故障检测，故障检测周期在CR0寄存器里配置。LTCBH、LTCBM、LTCBL存放最后的测温结果，做一些转换就能计算出来。芯片计算好一次温度结果后会把DRDY引脚设为低电平，推荐采用DRDY引脚触发中断来测量温度。SR寄存器放置故障检测的结果。
基本的流程就是，配置CR0、CR1、MASK三个寄存器，然后读取LTCBH、LTCBM、LTCBL、SR的值，获取温度结果和测温过程中的故障。

【编写程序】

利用CubeMX生成Keil 5的工程后，新建并添加max31856.h和max31856.c文件，存放与其相关的代码。这里摘出主要代码：

列出各寄存器地址（.h文件中）

1 #define MAX31856_CR0_R_ADDR 0x00 // 配置0寄存器
2 #define MAX31856_CR0_W_ADDR 0x80
3 #define MAX31856_CR1_R_ADDR 0x01 // 配置1寄存器
4 #define MAX31856_CR1_W_ADDR 0x81
5 #define MAX31856_MASK_R_ADDR 0x02 // 故障屏蔽寄存器
6 #define MAX31856_MASK_W_ADDR 0x82
7 #define MAX31856_CJHF_R_ADDR 0x03 // 冷端上限故障
8 #define MAX31856_CJHF_W_ADDR 0x83
9 #define MAX31856_CJLF_R_ADDR 0x04 // 冷端下限故障
10 #define MAX31856_CJLF_W_ADDR 0x84
11 #define MAX31856_LTHFTH_R_ADDR 0x05 // 线性化温度上限故障，MSB
12 #define MAX31856_LTHFTH_W_ADDR 0x85
13 #define MAX31856_LTHFTL_R_ADDR 0x06 // 线性化温度上限故障，LSB
14 #define MAX31856_LTHFTL_W_ADDR 0x86
15 #define MAX31856_LTLFTH_R_ADDR 0x07 // 线性化温度下限故障，MSB
16 #define MAX31856_LTLFTH_W_ADDR 0x87
17 #define MAX31856_LTLFTL_R_ADDR 0x08 // 线性化温度下限故障，LSB
18 #define MAX31856_LTLFTL_W_ADDR 0x88
19 #define MAX31856_CJTO_R_ADDR 0x09 // 冷端温度偏移寄存器
20 #define MAX31856_CJTO_W_ADDR 0x89
21 #define MAX31856_CJTH_R_ADDR 0x0A // 冷端温度寄存器，MSB
22 #define MAX31856_CJTH_W_ADDR 0x8A
23 #define MAX31856_CJTL_R_ADDR 0x0B // 冷端温度寄存器，LSB
24 #define MAX31856_CJTL_W_ADDR 0x8B
25 #define MAX31856_LTCBH_R_ADDR 0x0C // 线性化TC温度，字节2
26 #define MAX31856_LTCBM_R_ADDR 0x0D // 线性化TC温度，字节1
27 #define MAX31856_LTCBL_R_ADDR 0x0E // 线性化TC温度，字节0
28 #define MAX31856_SR_R_ADDR 0x0F // 状态故障寄存器

初始化参数宏定义（max31856.h文件中）

这里将MAX31856设置为连续采样模式，8个采样点取一次平均值，设置为K型热电偶（根据热电偶型号选择，不过芯片也会自动识别），开启所有故障检测，每16个采样点进行一次开路检测。SPI_DELAY是SPI通信的超时大小。

1 #define MAX31856_INIT_CR0 0xA0
2 #define MAX31856_INIT_CR1 0x33
……

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