高低温试验箱主要用于考核产品的高低温性能，是企业进行产品环境试验必不可少的设备,它主要是由箱体、制冷装置、加热装置组成CONTROL ENGINEERING China版权所有，并有温度显示和简单的控制系统。由于高低温试验持续时间长，工作时有噪音、振动，环境较为恶劣，因此实现对高低温试验箱的计算机监控有一定的现实意义。

　　传统的设备监控系统多采用RS232、RS485等串行通讯方式，实时性、扩展性和可靠性较差。CAN总线是现场总线中的一种，它能有效地支持分布式控制和实时控制，是一种开放式、数字化、多点通信的串行通讯网络。本文设计了一种基于CAN总线的分布式高低温试验箱监控系统。该系统结构简单控制工程网版权所有，成本低，且实时性、扩展性和可靠性好，具有较强的实用价值。

1 系统的总体结构

　　该系统包括一个主控制器（工业控制计算机，含PC-CAN接口卡）和多个节点控制器（CAN接口控制板），并采用总线式网络拓扑结构CONTROL ENGINEERING China版权所有，无源抽头连接，因而系统的可靠性较高。其信息传输采用CAN通信协议www.cechina.cn，通讯介质采用双绞线。

　　系统的组成结构如图1所示。

　　图中工控机（含PC-CAN接口卡）安装在控制室，高低温试验箱放在工作间，两地之间用双绞线进行连接，距离约50m，双绞线的两端需短接120Ω的终端匹配电阻。

　　工控机选用台湾研华的IPC610，具有良好的软硬件兼容性，在该工控机的ISA插槽中插入型号为PCL-841的CAN-PC接口卡，通过该卡即可把工控机连接到CAN总线上。工控机的控制软件可设置高低温试验箱的工作模式：高温试验、低温试验、温度冲击试验、自定义。每种模式均可设置预定温度和保持时间，温度冲击试验还能设置循环次数，自定义模式由上述三种基本模式按一定流程组成，每个节点均可独立设置其工作参数。

图1 高低温试验箱监控系统的组成

　　CAN接口控制板是系统的核心控制工程网版权所有，它负责与CAN总线进行通讯，另外还完成温度信号的采集、加热与制冷装置的控制等功能，内有CAN总线收发器及控制器、单片机、温度传感器接口等部件。加电后，CAN接口控制板通过温度传感器，定时采集高低温试验箱的温度数据并上传给工控机，供其显示与储存。工控机根据用户设置的工作模式发出特定指令至CAN总线，CAN接口控制板收到该指令后，根据预定的算法控制加热与制冷装置的启动、停止，完成相应的操作。

　　下面将重点介绍CAN接口控制板的软硬件设计。

2 CAN接口控制板的硬件设计

　　CAN接口控制板由MCP2551总线收发器、MCP2510总线控制器和PIC12C672单片机等部件组成。其电路原理如图2所示

　　MCP2551总线收发器与系统物理总线相连，具有差分发射和接收能力，可将许多节点与同一网络相连接。它作为MCP2510总线控制器MCP2510和系统物理总线之间的接口。

　　MCP2510总线控制器担负着报文的发送、接收、过滤等工作，是CAN总线接口控制板的核心器件。它支持CAN总线V2.0A/B技术规范，能够发送和接收标准和扩展报文，同时具备验收过滤以及报文管理功能。该器件包含三个发送缓冲器和两个接收缓冲器，减少了MCU的管理负担。MCP2510通过SPI接口与MCU进行数据通讯，其数据传输速率可高达5Mb/s。

　　为了简化电路设计，降低成本，我们选用PIC12C672单片机作为MCP2510的控制MCU。PIC12C672单片机是美国Microchip公司生产的RISC单片机，只有35条指令，指令周期可短至1us，除跳转指令外其余均为单周期指令，运行效率高。其内部集成了2K（14bit宽度）的编程空间和128字节的RAM，另外还集成有4通道的8位A/D转换器、4MHz的RC振荡器、上电复位电路、看门狗电路等。它仅有8个引脚，体积小，外围电路简单，具有较高的性价比。

　　MCP2510通过SPI接口与MCU通讯，但PIC12C672本身没有SPI接口，因此用四条普通I/O线GP5、GP4、GP1、GP2分别接至MCP2510的CS、SO、SI、SCK引脚，用软件算法实现SPI接口协议。SPI接口读命令时序如下图3所示。在读操作开始时，CS引脚将被置为低电平，随后读指令和8位地址码（A7至A0）将被依次送入MCP2510，并在SCK的上升沿缩存每个数据位。在接收到读指令和地址码之后，MCP2510指定地址寄存器中的数据将在SCK的下降沿输出到SO引脚。拉高CS引脚电平结束读操作。

　　MCP2510外接8MHz晶体作振荡源，将CAN总线速度配置为125kbps。MCP2510有三个引脚（TX0RTS、TX1RTS、TX2RTS）可以配置成通用的输入脚，两个引脚（RX0BF、RX1BF）能被配置成数字输出脚，由PIC12C672单片机通过MCP2510的SPI接口对这些引脚进行控制。在此应用中，TX0RTS