基于C8051F020单片机的汽车故障诊断仪的研究

　　2.4 串行总线接口电路的设计

　　RS232串行通讯采用全双工的模式，系统中配置一条数据发送线。在同一时刻系统既可以发送数据也可以接收数据。图（4）给出了串行通信电路连接图。通过交叉开关把C8051F020单片机的P0.0,P0.1设置为TX0,RX0.RS232逻辑电平对地是对称的，与TTL,CMOS逻辑电平完全不同。逻辑“1”电平为－5～－15，逻辑“0”电平为＋5～＋15之间，其与单片机的逻辑电平不一致，必须进行电平转换，图4采用SP3223转换器实现TTL电平与RS-232电平互相转换。

图 4 串行总线接口电路

　　2.5 键盘显示及存储器电路

　　本设计主键盘采用4X4键盘输入模块，其驱动模块采用的是SK5278，它是福州贝能科技有限公司推出的采用PIC内核的键盘控制器。该芯片采用4线串行接口，可与任何种类的单片机接口；它具有按键有效指示输出，可用中断方式管理键盘；其行线X0～X3与列线Y0～Y3可构成4×4键盘矩阵；SK5278的16键键盘控制器内含去抖动处理电路，因而可直接输出键值，并采用串行方式与单片机或微处理器进行接口。系统设计的功能键采用中段方式输入，整个工作流程通过不断的扫描按键的状态，判断是否有健按下，当有任意键按下时，即产生中段，CPU执行相应的中段子程序，若没有健按下时，继续扫描键盘的状态，直到有健按下，用键盘中断处理程序完成一切和用户之间的的信息交流。

　　显示电路选用的OCMJ5X10是160×80点阵的中文图文液晶图形显示器模块。该模块的内部由于含有国标一级简体字库，使得汉字的显示异常方便；同时，该模块与单片机的硬件接口除数据总线外，仅使用了REQ/BUSY两根握手信号线，简化了与单片机的硬件接口电路设计。上述特点对软件、硬件资源均十分紧张的单片机系统来说是十分重要的。

　　由于诊断系统中将涉及大量的故障代码，传感器信息，执行起信息等一些数据信息，需要较大的存储空间。因此，系统扩展了一片大容量的8Mbit的FLASH存储器AT45DB081 。

　　3、系统的软件设计

　　本系统的软件采用模块化的设计方法，整个程序包括主程序、初始化程序、定时器中断程序、诊断协议程序、串行通讯程序、键盘显示程序、存储器读写程序。所有的程序均采用C语言编写，可以很方便的调试和下载程序代码。限于篇幅，本文只给出主程序的流程图，如图5所示。系统的主程序主要完成C8051F020单片机系统的初始化、设置系统时钟和功能寄存器，调用键盘处理程序，完成不同的功能，如根据不同的按键转入相应的服务程序，完成不同的功能。

图5系统的软件设计流程图

　　3.1 硬件抗干扰设计

　　(1) 系统设计中对电源电路及IC器件周围配置适当的去耦电容滤波,系统中电源地线、MCU外围电路地线、信号地线采用单点接地的方法可靠接地，以减少不等位电势的干扰。

　　(2) 硬件滤波,此方法对串模干扰有很好的抑制作用，常用RC 低通滤波器接在一些低频信号输入电路中，可大大消弱高频干扰信号。

　　(3) 印刷电路板设计时,数字电路与模拟电路隔离,数字的和模拟的仅在一点相连,有效地防止了数字电路对模信号的影响。

　　(4) 为了防止电路模块间的相互干扰,在电路板的设计中采用金属机壳有效地屏蔽外界射频信号的干扰.

　　3.2 软件抗干扰设计

　　(1)数字滤波。在软件设计时,考虑了数字滤波程序的设计,有效地排除了随机干扰。

　　(2)设置冗余指令和软件陷井。通过应用软件陷阱法和数据冗余法有效的抑制了由于外部干扰、震动或瞬间故障引起的系统瘫痪和程序跑飞。

　　(3)软件看门狗。为防止程序运行进入死循环,而不能被软件陷井捕获到,在系统软件设计时,设计了“软件看门狗”程序,有效地防止了死循环造成的系统瘫痪。

　　4、结论

　　本文以C8051F020单片机为核心开发了ECU故障诊断仪，该诊断仪能够实现参数测量，在线故障诊断和执行器测试等功能，具有结构简单、成本低、体积小和性能可靠等优点，经实验证明：该诊断仪工作稳定，操作方便，抗干扰能力强。从而说明了该诊断仪软硬件设计比较合理，具有广阔的应用前景。是维修人员的地得力助手，完全具有生产应用的价值。

　　参考文献

　　[1] C8051F020/1/2/3 Mixed-Signal ISP FLASH MCU Family[Z]. 1DS003-1.1,Cygnal Integrated Products Inc,2002.

　　[2] 潘琢金.C8051FXXX高速SoC单片机原理及应用[M].北京:北京航天航空大学出版社,2002.

　　[3] 卓斌，刘启华.车用汽油机燃料喷射与电子控制[M].北京：机械工业出版社，2001.

　　[4] 陆前锋.基于SJA1000的CAN总线智能控制系统设计［J］.自动化技术与应用,2003,(1):61-64.

　　[5] 崔代福，魏学哲，孙泽昌，等. LIN协议及其在轿车车身控制中的应用[J].自动化与仪表，2002，17（6）：4-6.

　　[6] AT45DB081B(8-megabit2.5-volt Only or 2.7-volt Only Data Flash).Rev 2225D2D-FLSH-10/02[Z].Atmel Corporation,2002.

　　[7] In-Vehicle Networking Automotive Controller Network (CAN) Applications[s].SG2032/D rev 0.2002

　　[8] Truck & Bus Control and Communications Network Subcommittee of the Truck & Bus Electrical Committee.SAE J1939-71,Application Layer[s].1997.

　　[9] ATMEL Flash Memory Date Sheets www.atmel.com.

0

0

(请您对文章做出评价)