一、核心产品定位

USB 多通道温度记录仪是一款基于 USB 接口供电与通信的开源硬件测温模块，支持最多 4 路测温通道，每路通道可灵活配置为 K 型热电偶或 NTC 热敏电阻测温模式，具备 CSV/TSV 直输、SCPI 指令交互两种数据输出模式，可通过设备 Type-C 接口旁的选择开关切换工作模式。该设备不仅能实现高速温度数据采集，还可通过 SCPI 协议控制 OC 桥 / H 桥输出，拓展为热学 IO 控制卡，适配半导体制冷片、加热元件等热学器件的联动测试，适用于实验室热学监测、多点位体温采集、工业小型热学实验等场景。

二、关键技术规格（Electrical Information）

三、核心功能与状态指示

1. 核心特性

• 通道灵活配置：4 路测温通道均可独立选配热电偶或 NTC 测温方案，满足不同测温精度、量程需求；

• 双工作模式：CSV 模式直输标准化测温数据，兼顾机器与人工读取；SCPI 模式开启终端交互，适配实验室设备集成；

• 高速数据采集：全通道同步采集，输出速率可达 10 次 / 秒，满足动态测温需求；

• 热学 IO 拓展：通过 SCPI 协议控制桥路输出，实现测温与热学执行器件的联动控制；

• 开源硬件设计：提供完整的 KiCad 硬件设计文件、固件源码及 3D 结构文件，支持二次开发与硬件复刻；

• NTC 精准放大：基于专用应用笔记设计 NTC 信号放大电路，将小范围 NTC 信号放大至 ADC 满量程，提升测温精度，适配体温采集等高精度场景。

2. 状态指示灯（颜色 + 工作状态）

设备搭载状态指示灯（固件已修复 LED 相关故障），通过灯光状态反馈设备工作情况，核心含义：

表格

四、核心操作指南

1. 工作模式切换

通过设备 Type-C 接口旁的机械选择开关完成模式切换，无需额外软件配置：

• 拨至CSV档：设备通过 USB-CDC 直接向控制台输出测温数据，默认推荐 TSV 格式，也可适配 CSV 格式，数据包含所有已连接通道的测温值；

• 拨至SCPI档：设备开启 USB SCPI 终端，支持通过 SCPI 指令实现测温控制、数据读取及 OC 桥 / H 桥输出的开关与调节。

2. 通道使用配置

测温通道的热电偶 / NTC 模式为硬件装配选项，需在硬件焊接阶段完成配置：

• 热电偶模式：每路通道焊接 MAX31855KASA 芯片，即可实现 K 型热电偶测温，替换为同系列其他型号芯片可适配其他类型热电偶；

• NTC 模式：焊接 NTC 信号放大电路，接入 NTC 热敏电阻，实现电阻式温度测量，适配高精度小量程测温场景。

3. SCPI 模式核心操作

进入 SCPI 模式后，可通过终端发送指令实现两大核心功能：

• 测温控制：指令读取单路 / 全通道测温数据、设置采集频率；

• IO 控制：指令控制 OC 桥 / H 桥输出，实现对外部半导体制冷片、加热元件等器件的通断与功率调节。

  

五、安装与连接要点

1. 硬件装配：根据测温需求完成通道配置，热电偶 / NTC 模式暂为互斥装配选项，暂不支持单通道同时焊接两种测温电路；

2. USB 连接：通过 Type-C 数据线将设备与电脑 / 实验室主控设备连接，无需额外供电，建议使用屏蔽 USB 线，减少电磁干扰对测温精度的影响；

3. 测温元件接线：K 型热电偶直接接对应通道引脚，NTC 热敏电阻接入放大电路引脚，接线建议做防短路处理，避免通道损坏；

4. 拓展 IO 接线：OC 桥 / H 桥输出端连接外部热学器件时，需根据器件额定参数匹配，避免过流损坏设备；

5. 开源硬件复刻：复刻硬件时需遵循 CERN-OHL-S v2 协议，保留项目源码位置标识，硬件文件可直接在 KiCad 6 中打开编辑。

   

六、固件开发（How to build the firmware）

项目提供完整的固件源码，支持基于 STM32 平台的二次开发与固件烧录，核心步骤：

1. 搭建 STM32 嵌入式开发环境，导入项目firmware文件夹下的源码；

2. 根据功能需求修改固件，如调整数据输出频率、新增 SCPI 指令、优化测温算法等；

3. 编译固件源码，生成可烧录的二进制文件；

4. 通过 STM32 专用烧录工具将固件烧录至设备主控芯片；

5. 烧录完成后重启设备，设备将进入默认工作模式，可通过选择开关切换功能。

注意：SCPI 协议功能已在项目 SCPI 分支实现，因 STM32 闪存空间限制暂未合并至主分支，开发 SCPI 相关功能可直接拉取 SCPI 分支源码。

七、故障排查（Troubleshooting）

结合项目已修复的硬件 / 固件问题，针对常见故障给出核心解决方向：

1. 无数据输出：检查 USB 连接是否正常、电脑是否识别 USB-CDC 设备；确认选择开关已拨至对应工作模式，排除模式切换失效问题；

2. 测温数据异常 / 无测温值：检查测温元件接线是否松动、短路；确认通道硬件装配与测温模式匹配，避免热电偶 / NTC 电路混装；

3. LED 指示灯无状态反馈：排查 LED 焊接是否虚焊，重新烧录最新固件（已修复 LED 相关故障）；

4. SCPI 模式无法交互：拉取项目 SCPI 分支固件重新烧录，检查 STM32 闪存空间是否充足，避免固件编译后超出存储容量；

5. 拓展 IO 无输出：确认 SCPI 指令发送正确，检查外部热学器件接线是否正确，排除器件本身故障。

License

CERN Open Hardware License

项目地址

https://github.com/Jana-Marie/temperature-logger