基于CAN總線(xiàn)的溫度檢測設計

在對電子點(diǎn)火模塊的測試中，為了模擬電子點(diǎn)火系統的真實(shí)工況，電子點(diǎn)火模塊往往被置于高于常溫的環(huán)境下進(jìn)行電子點(diǎn)火實(shí)驗，以獲得最接近真實(shí)汽車(chē)運行工況的點(diǎn)火參數數據。由于電子點(diǎn)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)境溫度是否達到模擬真實(shí)工況的要求等。

本文介紹了一種應用LM35溫度傳感器和PICMicro的溫度檢測節點(diǎn)的設計方案，用于檢測在模擬汽車(chē)電子點(diǎn)火的過(guò)程中，電子點(diǎn)火模塊的核心模塊溫度和環(huán)境溫度，將闡明模塊結構、工作原理及采樣值量化的方法。

節點(diǎn)原理與結構

該溫度檢測節點(diǎn)由傳感器電路、信號調理電路、單片機應用系統、CAN總線(xiàn)接口等構成。電路基本工作原理是：傳感器電路將感應到的溫度信號以電壓的形式輸出到信號調理電路，信號經(jīng)過(guò)調理后輸入到A/D采樣電路，由ADC將數字量值送給單片機系統。單片機系統將監控實(shí)時(shí)溫度，當溫度超過(guò)警戒值和危險值時(shí)，單片機將主動(dòng)發(fā)送警告信息到上位機，提醒操作人員檢查。模塊邏輯結構如圖1所示。


圖1溫度檢測節點(diǎn)邏輯結構

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(shí)，電流變化很小，電壓輸出采用差動(dòng)信號方式，由2、3引腳直接輸出。LM35輸出信號經(jīng)過(guò)一個(gè)由RC組成的LP濾波器，濾除高頻的噪聲干擾。

本節點(diǎn)的核心MCU是PIC16F87x，是Microchip公司推出的低功耗8位單片機。PIC16F87x擁有精簡(jiǎn)指令集，執行速度為200ns。CAN控制器采用Microchip公司的MCP2510，總線(xiàn)驅動(dòng)器采用PCA82C250，總線(xiàn)隔離電路采用光耦6N317，信號調理電路采用LF412。溫度監測模塊的硬件結構如圖2所示。


圖2溫度監測模塊硬件結構

信號調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，調理為符合PICMicro的AD接口的電壓范圍，既不能超過(guò)AD采樣的量程，又要有相當的信號精度。單片機通過(guò)A/D采樣通道采集傳感器的溫度數據，并計算溫度范圍。

外圍設備電路為PIC16F87x最小系統運行所需要的必要外設。PIC16F87x通過(guò)SPI總線(xiàn)與MCP2510進(jìn)行數據交換，完成CAN總線(xiàn)數據包的發(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(xiàn)時(shí)鐘，PIC16F87x模塊的SPI接口接MCP2510的SI、SO、SCK，RA4與RA1分別控制MCP2510的芯片復位和片選。INT接受MCP2510的中斷請求。