Portenta H7 对接 MAX6675 热电偶温度传感器教程

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项目简介

本教程演示将高温热电偶接入 Portenta H7，利用 MAX6675 热电偶-数字转换器。Portenta 双 SPI 端口提供健壮接口，MAX6675 提供 12 位分辨率、量程至 1024°C，适合工业级监测。

学习要点

• 热电偶产生电压的原理及其随温度变化规律
• 选型与接线 MAX6675 到 Portenta H7 SPI 总线
• Arduino IDE 读取传感器数据并在串口监视器可视化

物料清单

• Arduino Portenta H7
• K 型热电偶（配 SparkFun MAX31855K 模块）
• Portenta Throne 板（自制双 SPI 排针 PCB）
• 0.1µF 去耦电容
• 4Pin 螺丝端子块接热电偶

热电偶工作原理

两种异种金属一端焊接成测量端，受热产生热电动势，与参考端温差成正比。电压极微（毫伏级），需放大数字化后单片机才能读取。K 型（镍铬-镍硅）最常用，量程 -200~1260°C，配合 MAX6675 典型精度 ±1°C。

传感器硬件要求

MAX6675 必须与 Portenta 共用 3.3V 供电，VCC 引脚旁贴 0.1µF 去耦电容。热电偶导线接模块螺丝端子，注意极性（红=正）。

Throne 板原理图回顾

Altium Designer 布线：Portenta 两路 SPI 总线分别引至两片 MAX6675。第一路（HD2 排针 38/40/42）接第一片，第二路（HD1 排针 33/59/61）接第二片。遵循数据手册走线宽度与去耦布局建议。

组装：精密烙铁焊接 MAX6675 与去耦电容，热电偶锁入螺丝端子。

传感器连接引脚

接线遵循厂家极性标记：红线接 +，黑线接 -。接入模块螺丝端子，再将模块 VCC/GND/DO/CS/SCK 对应接 Portenta 排针（见原理图）。

软件与测试

使用 Adafruit MAX6675 库驱动 SPI。初始化板载 LED (PC_7) 做视觉反馈，每秒打印摄氏/华氏度。

上传后串口监视器显示温度随加热板升高稳步上升，确认 SPI 通信正常、转换准确。

持续实验传感器与 Portenta 多功能 I/O，提升嵌入式技能。Happy hacking!

代码

MAX6675 快速演示

// Public domain example – quick MAX6675 demo
// Source: www.ladyada.net/learn/sensors/thermocouple
#include "max6675.h"
// Portenta H7 SPI 引脚（按实接调整）
const uint8_t thermoCLK = 9;
const uint8_t thermoCS = 8;
const uint8_t thermoDO = 10;
MAX6675 thermocouple(thermoCLK, thermoCS, thermoDO);

void setup() {
  pinMode(PC_7, OUTPUT); // 板载 LED
  digitalWrite(PC_7, HIGH); delay(500);
  digitalWrite(PC_7, LOW);  delay(500);
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("MAX6675 test");
  delay(500); // 等待芯片稳定
}

void loop() {
  float tempC = thermocouple.readCelsius();
  float tempF = thermocouple.readFahrenheit();
  Serial.print("C = "); Serial.println(tempC);
  Serial.print("F = "); Serial.println(tempF);
  // 超过 30°C 点亮 LED
  digitalWrite(PC_7, tempC > 30 ? HIGH : LOW);
  delay(1000);
}

原理图

完整原理图与 PCB 布局见配套 PDF 文件。