基于CAN總線的溫度檢測設(shè)計

在對電子點火模塊的測試中，為了模擬電子點火系統(tǒng)的真實工況，電子點火模塊往往被置于高于常溫的環(huán)境下進(jìn)行電子點火實驗，以獲得最接近真實汽車運(yùn)行工況的點火參數(shù)數(shù)據(jù)。由于電子點火模塊自身的發(fā)熱，其核心元件的溫度成為影響電子模塊性能的重要因素；另外，還要考慮環(huán)境溫度是否達(dá)到模擬真實工況的要求等。

本文介紹了一種應(yīng)用LM35溫度傳感器和PICMicro的溫度檢測節(jié)點的設(shè)計方案，用于檢測在模擬汽車電子點火的過程中，電子點火模塊的核心模塊溫度和環(huán)境溫度，將闡明模塊結(jié)構(gòu)、工作原理及采樣值量化的方法。

節(jié)點原理與結(jié)構(gòu)

該溫度檢測節(jié)點由傳感器電路、信號調(diào)理電路、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)、CAN總線接口等構(gòu)成。電路基本工作原理是：傳感器電路將感應(yīng)到的溫度信號以電壓的形式輸出到信號調(diào)理電路，信號經(jīng)過調(diào)理后輸入到A/D采樣電路，由ADC將數(shù)字量值送給單片機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)系統(tǒng)將監(jiān)控實時溫度，當(dāng)溫度超過警戒值和危險值時，單片機(jī)將主動發(fā)送警告信息到上位機(jī)，提醒操作人員檢查。模塊邏輯結(jié)構(gòu)如圖1所示。


圖1溫度檢測節(jié)點邏輯結(jié)構(gòu)

傳感器電路采用溫度傳感器LM35，供電電壓為15V直流，工作電流為120mA，功耗極低，在全溫度范圍工作時，電流變化很小，電壓輸出采用差動信號方式，由2、3引腳直接輸出。LM35輸出信號經(jīng)過一個由RC組成的LP濾波器，濾除高頻的噪聲干擾。

本節(jié)點的核心MCU是PIC16F87x，是Microchip公司推出的低功耗8位單片機(jī)。PIC16F87x擁有精簡指令集，執(zhí)行速度為200ns。CAN控制器采用Microchip公司的MCP2510，總線驅(qū)動器采用PCA82C250，總線隔離電路采用光耦6N317，信號調(diào)理電路采用LF412。溫度監(jiān)測模塊的硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。


圖2溫度監(jiān)測模塊硬件結(jié)構(gòu)

信號調(diào)理電路主要完成對傳感器信號放大和限幅的功能，將傳感器電路輸出的變化范圍為2V左右的直流電壓，調(diào)理為符合PICMicro的AD接口的電壓范圍，既不能超過AD采樣的量程，又要有相當(dāng)?shù)男盘柧取纹瑱C(jī)通過A/D采樣通道采集傳感器的溫度數(shù)據(jù)，并計算溫度范圍。

外圍設(shè)備電路為PIC16F87x最小系統(tǒng)運(yùn)行所需要的必要外設(shè)。PIC16F87x通過SPI總線與MCP2510進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，完成CAN總線數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收，其接口電路如圖3所示。


圖3PIC16F877與MCP2510的接口電路

其中，SCK為SPI總線時鐘，PIC16F87x模塊的SPI接口接MCP2510的SI、SO、SCK，RA4與RA1分別控制MCP2510的芯片復(fù)位和片選。INT接受MCP2510的中斷請求。