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高低温试验箱系统总体结构

来源:正航仪器  日期:2014-11-03

 
 
 
 
高低温试验箱卞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小可少的设备,它卞要是山箱体、制冷装置、加热装置组成,并有温度显示和简中的控制系统)山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隋控有一定的现实意义)。
传统的设备温控系统多采用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l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控系统)该系统结构简中,成本低,且实时性、扩展性和可靠性好,具有较强的实用价值),该系统包括一个卞控制器(工业控制计算机,含PC-CAN接口片)和多个节点控制器(CAN接口控制板),并采用总线式王网络拓扑结构,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,通讯介质采用双绞线)。
图中工控机(含PC-CAN接口片)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SOm,双绞线的两端需短接12052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J降.在该工控机的ISA插槽中插入型号为PCL-841的CAN-PC接口片,通过该片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)仃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,自定义模式山上述三种基本模式按一定流程组成,多个节点均可独立设置其工作参数)。
 
 

高低温试验箱系统
 
 
CAN接口控制板是系统的核心,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、中片机、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!卜,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、2CAN接口控制板的硬件设计CAN接口控制板山MCP2551总线收发器,MCP2510总线控制器和PIC12C672中片机等部件组成)其电路原理如图2所示。


 
高低温试验箱系统总体结构
 
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,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.OA/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中片机作为MCP2510的控制MCU}PIC12C672中片机是美国Mi-二(ochil)公司生产的RISC中片机,只有35条指令,指令周期短至1115,除跳转指令外其余均为中周期指令,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,外围电路简中,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,囚此用四条普通I/()线GPS,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ICI3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AO)将被依次送入MCP2510,并在SCK的上升沿缩存仃个数据位)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。
 
 
高低温试验箱系统指令图
 
 
MCP2510外援BMHz晶体作振荡粽,将CAN总线速度配置为125kbpsMCP2510有三个引脚TxoITS,Tx1ITS,Tx2ITS>可以配置成通用的输入脚,两个引脚(RXOBF,RXIBF)能被配置成数字输出脚,山PIC12C672中片机通过MCP2510的SPI接口对这此引脚进行控制)在此应用中,TXORTS,TXIRTS,TX2RTS配置成输入脚,分别连接上三位拨码开关,用于设置CAN接口板的ID地址)RXOBF,RXIBF配置成数字输出脚,分别通过驱动电路、继电器控制高低温箱的加热装置、制冷装置。
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