Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MẠCH GIAO TIẾP GIỮA ECU VÀ VI ĐIỀU KHIỂN ĐỂ HIỂN THỊ LỖI ĐỘNG CƠ Giáo viên hướng dẫn : Phạm Quốc Thái Sinh viên thực : Lê Anh Nhật Lớp : 02C4 MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI - Thiết kế thiết bị hiển thị lỗi động thay phải đọc mã lỗi, tra bảng mã lỗi, tạo điều kiện thuận lợi cho người kỹ thuật viên - Thiết kế thiết bị có tính tương tự thiết bị chẩn đốn sẵn có thị trường giá thành thấp NỘI DUNG ĐỀ TÀI GIỚI THIỆU VỀ LINH KIỆN THIẾT KẾ BỘ GIAO TIẾP KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG TỰ CHẨN ĐOÁN THIẾT KẾ MẠCH GIAO TIẾP LẬP TRÌNH VI ĐIỀU KHIỂN GIỚI THIỆU VỀ LINH KIỆN THIẾT KẾ BỘ GIAO TIẾP - Giới thiệu vi điều khiển P89V51RD2: P89V51RD2 vi điều khiển mạnh họ 8051 hãng Philips sản xuất Với dung lượng nhớ lớn (64Kbyte Flash 1Kbyte RAM), tích hợp dãi đếm lập trình PCA, chức Watchdog chống treo vi điều khiển,độ ổn định cao, tin cậy - Bộ ADC 0809: Bộ ADC 0809 linh kiện CMOS tích hợp với chuyển đổi từ tương tự sang số bit, chọn kênh logic điều khiển tương thích Bộ chuyển đổi ADC bit dùng phương pháp chuyển đổi xấp xỉ liên tiếp - LCD 16x2: LCD có 14 chân chân AK - chân liệu D0 - D7 - chân điều khiển E, RS, R/W - chân nguồn Vss, Vdd, Vo KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ CẠC CM BIÃÚ N ÂÁƯ U VO BÄÜXỈÍLY Ï CẠC CM BIÃÚ N ÂÁƯ U RA CM BIÃÚ N ẠP SÚ T KHÊNẢ P ÂIÃƯ U KHIÃØ N CẠC KIM PHUN CM BIÃÚ N VËTRÊXY LANH CAÍM BIÃÚ N TÄÚ C ÂÄÜÂÄÜ NG CÅ CAÍM BIÃÚ N NHIÃÛ T ÂÄÜÂÄÜ NG CÅ CAÍM BIÃÚ N NHIÃÛ T ÂÄÜKHÊNẢ P CM BIÃÚ N Ä XY ECU ÂÄÜ NG CÅ CM BIÃÚ N VËTRÊBỈÅÏM GA ÂIÃƯ U KHIÃØ N ÂẠNH LỈÍA ÂIÃƯ U KHIÃØ N CÁƯ M CHỈÌNG ÂIÃƯ U KHIÃØ N BÅM NHIÃN LIÃÛ U CHÁØ N ÂOẠN TÊN HIÃÛ U KHÅÍI ÂÄÜ NG ÀÕ C QUI CẠC TÊN HIÃÛ U TI Sơ đờ khới hệ thớng điều khiển đợng Cäng tàõ c khåíi âäü ng trung gian Caím biãú n täú c âäü Ro le ân háû u Bng âäư ng häư Ro le bäüsáú y kênh Khoïa âiãû n Giàõ c kiãø m tra Ân ''CHECK ENGINE" Ro le håímả ch Båm nhiãn lióỷ u khuyóỳ ch õaỷ i õióử u hoỡa Bỗnh xàng ECU âäü ng cå ÀÕ c qui Caím biãú n ạp sú t âỉåìng äú ng nả p Cm biãú n nhiãû t âäükhênaû p Van ISC Bäüchia âiãû n v IC âạnh lỉía Biãú n tråí Bäüâiãư u ạp Vi phun Cm biãú n vë trêbỉåïm ga Cm biãú n kêch näø Caím biãú n ä xy Caím biãú n nhiãû t âäünỉåïc Các tín hiệu đầu vào - Cảm biến vị trí bướm ga Cảm biến nhiệt độ nước làm mát Cảm biến nhiệt độ khí nạp Cảm biến ơxy Cảm biến kích nổ Cảm biến áp suất đường ống nạp Bộ tạo tín hiệu G NE Tín hiệu START (máy khởi động) Cấu tạo cảm biến CAÍM BIÃÚ N CHÁN KHÄNG CAÍM BIÃÚ N NHIÃÛ T ÂÄÜKHÊNAÛ P Giàõ c càõ m Cháú t caïch âiãû n Thán caím biãú n Diãû n tråí 4 ÄÚ ng näú i âỉåìng äú ng nả p L c Cỉû c ám Bư ng chán khäng Chip Silicon Cæû c dæång ECU Tên hiãû u THA THA E2 THA E2 E1 Cm biãú n nhiãû t âäükhê nả p R VC 12V PIM IC E2 E1 Đỉåìng âãú n äú ng nả p SÅ ÂÄƯ MẢ CH ÂIÃÛ N SÅ ÂÄƯ MẢ CH ÂIÃÛ N R R CM BIÃÚ N VËTRÊBỈÅÏM GA CM BIÃÚ N NHIÃÛ T ÂÄÜNỈÅÏC Con træåü t Näú i âáú t Tiãú p âiãø m khäng ti Điãû n ạp måíbỉåïm ga Âiãû n ạp khäng âäø i Con trỉåü t Âiãû n tråí 1 Giàõ c càõ m Cháú t caïch âiãû n Thán caím biãú n Diãû n tråí ECU Tên hiãû u THW VC VTA M? IDL Đóng E2 E1 SÅ ÂÄƯ MẢ CH ÂIÃÛ N THW 5V E2 R1 THW R E2 E1 R2 B Caím biãú n nhiãû t âäünỉåïc lm mạt SÅ ÂÄƯ MẢ CH ÂIÃÛ N 12V CAÍM BIÃÚ N KÊCH NÄØ CAÍM BIÃÚ N Ä XY Coü c näú i tỉìgiàõ c Âãû m kên Thanh dáù n tên hiãû u Thán caím biãú n Phåït kên Maìng nháû n tiãú ng g Pháư n tỉíâiãû n ạp ECU âäü ng cå Låïp bo vãû Rnh khäng khê Âiãû n cỉû c palatin bãn ngoi Vbo vãû Låïp cạch diãû n Pháư n tỉíZilicon ÂIãû n cæû c palatin bãn trongg Cæc û ám Cæc û dæång Giàõ c kiãø m tra ox OX KNK Caím biãú n ä xy 0,45V R E1 Cm biãú n kêch näø SÅ ÂÄƯ MẢ CH ÂIÃÛ N ECU âäü ng cå SÅ ÂÄƯ MẢ CH ÂIÃÛ N Bộ điều khiển điện tử Hệ thống điều khiển động theo chương trình bao gồm cảm biến kiểm sốt liên tục tình trạng hoạt động động cơ, ECU tiếp nhận tín hiệu từ cảm biến, xử lý tín hiệu đưa tín hiệu điều khiển đến cấu chấp hành Cơ cấu chấp hành bảo đảm thừa lệnh ECU đáp ứng tín hiệu phản hồi từ cảm biến Các tín hiệu điều khiển - Điều khiển đánh lửa Điều khiển kim phun Điều khiển chế độ không tải (cầm chừng) kiểm sốt khí thải Hệ thớng tự chẩn đoán - Nguyên lý phát lỗi: Hệ thống phát lỗi ECU chương trình nhận giá trị tín hiệu cảm biến so sánh với giới hạn cho phép, nằm hạn hệ thống bình thường, ngược lại nằm ngồi giới hạn hệ thống bị lỗi - Nguyên lý truy xuất mã lỗi: Normal mode: cố chớp theo chuỗi khác nhau, chuỗi chớp ứng với mã số hư hỏng Test mode: Dùng để phát lỗi mạch điện chập chờn mà chế độ normal mode khó phát Trong chế độ chẩn đoán động khơng báo mã lỗi mà báo có lỗi xảy hệ thống Nếu muốn xác định mã lỗi ta quay lại chế độ normal mode - Kiểu hiển thị: Kiểu 1-digit kiểu 2-digit THIẾT KẾ MẠCH GIAO TIẾP - Cơ sở giao tiếp: Trong số động EFI có báo mã lỗi theo phương pháp nháy đèn báo, vi điều khiển đọc tín hiệu điều khiển đèn báo ECU, ta hoàn toàn xác định mã lỗi báo dựa vào cách thức báo lỗi Lúc này, tín hiệu điều khiển (output) ECU (điều khiển đèn báo) trở thành tín hiệu vào (input) vi điều khiển Trên sở ta có sơ đồ khối mạch sau: CÄNG TÀÕ C KHÅÍI ÂÄÜ NG TÊN HIÃÛ U ÂN BẠO CÄNG TÀÕ C BÀÕ T ÂÁƯ U ADC 0809 CÄNG TÀÕ C IDL LCD CẠC TÊN HIÃÛ U CM BIÃÚ N KHÄÚ I VI ÂIÃƯ U KHIÃØ N NGƯ N Lập trình vi điều khiển Ngơn ngữ lập trình: Ngơn ngữ sử dụng lập trình ngôn ngữ ASSEMBLY SƠ ĐỒ TỔNG THỂ MẠCH HIỂN THỊ VCC D1 VIN D2 C3 0.1uF C2 330 D7 R10 104 C1 1000uF R11 VOUT DIODE BAT 330 R1 12V VCC U1 LM7805/TO GND J1 LED LED SIGNAL J8 VCC R9 Q1 C1815 VCC J3 U3 VTA 26 PIM THA THW 27 28 analog sensor 12 16 VCC 10 U4A READ CODE R6 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 74LS14 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 REF+ REF- EOC P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7 P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 39 38 37 36 35 34 33 32 J13 CON8 25 A0 24 A1 23 A2 22 ALE OE START C4 33pF VCC RS RW EN P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 SIGNAL 19 18 Y1 31 12MHz ADC0809 10K CLK 11 U2 R8 VCC 17 14 15 18 19 20 21 C5 40 R5 P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 ALE/PROG PSEN XTAL1 XTAL2 EA/VPP RST 33pF 20 J9 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/TO P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 VCC 21 22 23 24 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17 P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7 J4 P3.7 CB_TOCDO P3.2 VCC 10uF C6 VCC P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 Nap ISP 30 29 J7 VCC RS RW EN P89V51RD2 J12 CT_IGN VCC R4 GND R3 R2 CONTROL LCD J6 U5A 10K 74LS14 R7 1 CT_START C7 CAP NP SW1 J11 J10 P3.6 IDL P3.3 J2 rst reset out P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 DATA LCD LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN Chổồng trỗnh õoỹ c code Bừ t õỏử u Tang digit1 False Nụt khåíi âäü ng âỉåü c áú n True Tả o trãù0,5s Reset cạc cm biãú n Code =1 Digit1=0, digit2=0 Cọtên hiãû u ân bạo =0 Cọtên hiãû u ân bạo =0 False True False True Taỷ o tróự1s Goỹ i chổồng trỗnh õoỹ c code Cọtên hiãû u ân bạo =0 Tả o trãù2,5s False Thoạt True Tang code True Cọtên hiãû u ân bạo =0 False Xú t kãú t qura LCD Tang digit2 False Tả o trãù0,5s Cọtên hiãû u ân bạo =0 True Giới thiệu động thử nghiệm - Động thử nghiệm động TOYOTA 4A-FE có sơ đồ mạch điện sau: BIÃÚ N AÏP ÂAÏNH LỈÍA STA 30A AM2 40A AM1 SÄÚ4 HÄÜ P ÂẠNH LỈÍA BÄÜCHIA ÂIÃÛ N BAT +B +B RSC FC W RSO VF TE1 TE2 ACT AC1 OX ÂÃÚ N CAÍM BIÃÚ N TÄÚ C ÂÄÜXE SPD HT BAÍO VÃÛ #20 #10 E1 V-ISC E2 E21 VTA IGF IDL VC PIM IGT NE+ THA THW KNK CAÍM BIÃÚ N CHÁN KHÄNG CM BIÃÚ N KÊCH NÄØ CM BIÃÚ N VËTRÊ BỈÅÏM GA CM BIÃÚ N NHIÃÛ T ÂÄÜ NỈÅÏC LM MẠT CAÍM BIÃÚ N Ä XY CAÍM BIÃÚ N NHIÃÛ T ÂÄÜKHÊNAÛ P GIÀÕ C KIÃØ M TRA BÄÜTÀNG TÄÚ C ÂÄÜÂIÃƯ U CHÈNH KHÄNG TI RÅ LE BÅM XÀNG BÅM XÀNG HÄÜ P CÁƯ U CHÇ BIÌNH ÂIÃÛ N IG2 RÅ LE CHÊNH 100A ALT SÄÚ3 ST1 15A EFI SÄÚ1 7,5A ING SÄÚ2 ÂEÌN KÃØ M TRA ACC IG1 ÂÃÚ N A/C AMPLIFFIERR AM2 10A GAUSE CÄNG TÀÕ C ÂẠNH LỈÍA AM1 IIA NE- G1 E01 G- E02 QUY TRÌNH CHẨN ĐOÁN Việc quan trọng việc chẩn đoán sửa chữa phân tích phản ánh khách hàng Mặt khác sở việc chẩn đoán phải xác định: “phải tiến hành kiểm tra nào”, “cần phải sửa chữa gì” “cần phải làm trường hợp hư hỏng khơng bình thường” Sau quy trình chẩn đốn cho động EFI QUY TRÌNH CHẨN ĐỐN Xaùc nhỏỷ n tỗnh traỷ ng cuớa xe Phỏn tờch phaớn aùnh cuớa khaùch haỡng Tỗm hióứ u hổhoớng - Âäü ng cå bëchãú t mạy - Khåíi âäü ng kẹm - Khnàng ti kẹm äø n âënh - Khäng taíi khäng äø n âënh Kiãø m tra så bäü Cạc kiãø m tra khạc Dáư u âäü ng cå Hãûthäú ng nhiãn liãû u Nỉåïc lm mạt Hãûthäú ng âiãư u khiãø n ÀÕ c qui vcạc âiãû n cỉû c àõ c qui Hãûthäú ng khênả p L c giọ Hãûthäú ng cung cáú p ngư n Dáy âai dáù n âäü ng cå Cạc buji âạnh lỉía Bäüchia âiãû n Thåìi âiãø m âạnh lỉía Phạt hiãû n cạc vëtrêcọ thãøxy hỉhng Âiãư u chènh, sỉía chỉỵa thay thãú Kiãø m tra láư n cú i KẾT LUẬN - Hiện thiết bị thử nghiệm thiết bị mô lỗi động TOYOTA 4A-FE hiển thị xác lỗi động - Thiết bị có chức hiển thị lỗi, sau có điều kiện tạo thêm chức đọc thơng số cảm biến sử dụng động - Trong trình tìm hiểu thiết kế khơng tránh khỏi thiếu sót, em mong thầy thơng cảm giúp đỡ để em hồn thiện đề tài EM XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN ... KIỆN THIẾT KẾ BỘ GIAO TIẾP KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG TỰ CHẨN ĐỐN THIẾT KẾ MẠCH GIAO TIẾP LẬP TRÌNH VI ĐIỀU KHIỂN GIỚI THIỆU VỀ LINH KIỆN THIẾT KẾ BỘ GIAO TIẾP... tín hiệu điều khiển đến cấu chấp hành Cơ cấu chấp hành bảo đảm thừa lệnh ECU đáp ứng tín hiệu phản hồi từ cảm biến Các tín hiệu điều khiển - Điều khiển đánh lửa Điều khiển kim phun Điều khiển chế... mã lỗi theo phương pháp nháy đèn báo, vi điều khiển đọc tín hiệu điều khiển đèn báo ECU, ta hồn tồn xác định mã lỗi báo dựa vào cách thức báo lỗi Lúc này, tín hiệu điều khiển (output) ECU (điều