在对电子点火模块的测试中，为了模拟电子点火系统的真实工况，电子点火模块往往被置于高于常温的环境下进行电子点火实验，以获得最接近真实汽车运行工况的点火参数数据。由于电子点火模块自身的发热，其核心元件的温度成为影响电子模块性能的重要因素；另外，还要考虑环境温度是否达到模拟真实工况的要求等。

　　本文介绍了一种应用LM35温度传感器和PICMicro的温度检测节点的设计方案，用于检测在模拟汽车电子点火的过程中，电子点火模块的核心模块温度和环境温度，将阐明模块结构、工作原理及采样值量化的方法。

节点原理与结构

　　该温度检测节点由传感器电路、信号调理电路、单片机应用系统、CAN总线接口等构成。电路基本工作原理是：传感器电路将感应到的温度信号以电压的形式输出到信号调理电路，信号经过调理后输入到A/D采样电路，由ADC将数字量值送给单片机系统。单片机系统将监控实时温度，当温度超过警戒值和危险值时控制工程网版权所有，单片机将主动发送警告信息到上位机，提醒操作人员检查。模块逻辑结构如图1所示。

图1 温度检测节点逻辑结构

　　传感器电路采用温度传感器LM35，供电电压为15V直流www.cechina.cn，工作电流为120m

A ，功耗极低，在全温度范围工作时，电流变化很小，电压输出采用差动信号方式，由2、3引脚直接输出。LM35输出信号经过一个由RC组成的LP滤波器，滤除高频的噪声干扰。

　　本节点的核心MCU是PIC16F87x，是Microchip公司推出的低功耗8位单片机。PIC16F87x拥有精简指令集，执行速度为200ns。CAN 控制器采用Microchip公司的MCP2510，总线驱动器采用PCA82C250，总线隔离电路采用光耦6N317，信号调理电路采用LF412。温度监测模块的硬件结构如图2所示。

图2 温度监测模块硬件结构

　　信号调理电路主要完成对传感器信号放大和限幅的功能，将传感器电路输出的变化范围为2V左右的直流电压，调理为符合PICMicro的AD接口的电压范围，既不能超过AD采样的量程，又要有相当的信号精度。单片机通过A/D采样通道采集传感器的温度数据，并计算温度范围。

　　外围设备电路为PIC16F87x最小系统运行所需要的必要外设。PIC16F87x通过SPI总线与MCP2510进行数据交换，完成CAN总线数据包的发送和接收，其接口电路如图3所示。

图3 PIC16F877与MCP2510的接口电路

　　其中，SCK为SPI总线时钟，PIC16F87x模块的SPI接口接MCP2510的SI、SO、SCK，RA4与RA1分别控制MCP2510的芯片复位和片选。INT接受MCP2510的中断请求。

系统软件设计

1系统软件流程

　　为了避免因干扰而产生误动作，软件采取了一些冗余和容错处理，在A/D模块处理采样数据时，采用了软件滤波措施，以滤除电路中可能会出现的尖峰干扰。

　　方法为连续采样五次，通过比较判断，去掉其中的最大值和最小值, 其余三次的值求和后取平均值控制工程网版权所有，把平均值作为CPU用来划分温度范围的有效数据。数据包的解析和封装都遵循CAN的应用层协议，主程序流程如图4所示。

图4 主程序流程

　　当CPU检测到温度出现异常，会根据温度异常范围向上位机发出温度异常警报控制工程网版权所有，这是该节点CPU唯一主动向上位机发出的数据帧。该节点的温度相关数据存放在缓冲区，在没有收到上位机数据请求的时候控制工程网版权所有，该缓冲区的数据会不断的被新的数据刷新，以保证该节点数据的实时性，中断流程如图5所示。

图5 CAN接收中断流程

2 采样值的量化方法

　　采样值的准确量化是温控电路正常工作的关键，这里采用以下换算办法来进行量化。设经过信号调理后的电压为Ui，则-10V<Ui<10V，已知-10V对应的温度是-55℃，10V对应的温度为125℃，易求得比例因数Kt = 0.111V/℃。温度为0℃时，ΔT= 55℃（相当于-55℃时的变化量）。

　　Ui=-10V+ΔT·Kt=-10V+55℃×0.111V/℃=-3.895V。

　　Ui转换为数字量后，每个数字量对应电压值为19.531mV，用Ks表示。可以求得数字量变化和温度变化之间的对应关系：Kt/Ks =（0.111V/℃）/（19.531mV/数字量）=5.683数字量/℃。

　　其他温度对应的数字量也可以通过以上方法算出。

3 SPI接口通信

　　PIC16F87x通过SPI接口和MCP2510进行数据交换。

　　MCP2510 设计可与许多微控制器的串行外设接口（SPI）直接相连。外部数据和命令通过SI引脚传送到器件中，而数据在SCK时钟信号的上升沿传送进去。

　　MCP2510在SCK下降沿通过SO 引脚发送表1列出了所有操作的指令字节。