劉陽 郭彬

摘要：本文所設(shè)計的系統(tǒng)由上位機(jī)（手機(jī)）和下位機(jī)（故障設(shè)置箱）組成，其中故障設(shè)置箱包含藍(lán)牙模塊、MCU和繼電器控制模塊三部分。手機(jī)APP生成故障設(shè)置指令，藍(lán)牙模塊接收故障設(shè)置指令并傳送給MCU，三極管9015再將MCU輸出的數(shù)字邏輯信號放大，觸發(fā)繼電器切斷信號，從而模擬故障發(fā)生。系統(tǒng)交互性好，可實現(xiàn)無線操控，具有一定的應(yīng)用價值。

Abstract： The system is composed of upper computer （mobile phone） and lower computer （fault setting box）. The fault setting box includes Bluetooth module， MCU and relay control module. The mobile app generates the fault setting instruction， and the Bluetooth module receives the fault setting instruction and transmits it to the MCU. The triode 9015 amplifies the digital logic signal output by the MCU and triggers the relay cut-off signal to simulate the fault. The system has good interactivity， can realize wireless control， and has certain application value.

關(guān)鍵詞：實車;發(fā)動機(jī);故障設(shè)置;藍(lán)牙

Key words： real car;engine;fault setting;bluetooth

中圖分類號：U472.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）11-0018-02

0? 引言

目前，職業(yè)院校在開展發(fā)動機(jī)故障診斷實訓(xùn)教學(xué)中，多采用實訓(xùn)臺架[1]。但是，汽車各系統(tǒng)總成之間不是孤立的，臺架所設(shè)置的故障并不能表征整車實際狀況，這使得教學(xué)和生產(chǎn)實際不能有效對接。因此，亟需開發(fā)貼近生產(chǎn)一線的發(fā)動機(jī)故障檢測診斷實訓(xùn)設(shè)備。借助手機(jī)藍(lán)牙功能，在不拔插任何插頭情況下，就可無線設(shè)置并生成故障。

1? 系統(tǒng)構(gòu)成

如圖1所示，實訓(xùn)時，將故障設(shè)置箱串接在發(fā)動機(jī)ECU與原車線束之間;通過手機(jī)藍(lán)牙無線遙控功能，控制信號的通斷，模擬故障的發(fā)生。同時為了方便發(fā)動機(jī)電信號的檢測，系統(tǒng)可接入信號檢測箱。

2? 故障設(shè)置箱設(shè)計

2.1 故障設(shè)置箱構(gòu)成和原理

系統(tǒng)由上位機(jī)（手機(jī)）和下位機(jī)（故障設(shè)置箱）構(gòu)成。如圖2所示，故障設(shè)置箱由藍(lán)牙模塊、MCU和繼電器控制模塊三部分組成[2]。其中，藍(lán)牙模塊選用HC-05藍(lán)牙串口通信模塊;考慮到發(fā)動機(jī)要設(shè)置的故障點較多，MCU選用STC8A8K64S4A12。故障設(shè)置箱收到故障設(shè)置指令信號后，經(jīng)過MCU的處理，繼電器控制模塊通過三極管9015的放大作用，控制繼電器切斷信號，從而產(chǎn)生故障。

2.2 單片機(jī)和藍(lán)牙串口模塊

如圖3所示，單片機(jī)選用STC8A8K64S4A12。芯片內(nèi)部資源非常豐富，64K Flash、支持IAP，F(xiàn)lash未用區(qū)域作為EEPROM，8K 字節(jié)RAM，四串口，帶15 路12Bit ADC，8 路PWM，內(nèi)置了I2C、SPI，IO 接口多達(dá)60個。

系統(tǒng)選用的HC-05（圖4）為主從一體藍(lán)牙串口模塊，但故障設(shè)置箱采用從機(jī)接收模塊。該模塊集成CSR公司BC41713B藍(lán)牙V2.0芯片、內(nèi)置8MBits Flash存儲芯片以及外置2.4GHz藍(lán)牙天線等。

藍(lán)牙模塊與單片機(jī)之間的連接示意圖如圖5所示。單片機(jī)P5.2和P5.3口分別連接與藍(lán)牙模塊的RXD和TXD。由于系統(tǒng)是采用AT指令集方式來實現(xiàn)所有藍(lán)牙模塊的功能，所以在設(shè)計時需要對其進(jìn)行一些控制設(shè)置，這樣才可以使得單片機(jī)能夠通過代碼控制繼電器，藍(lán)牙模塊與單片機(jī)之間通信連接流程如圖6所示。

2.3 繼電器控制模塊

單片機(jī)I/O口直接驅(qū)動繼電器的能力很弱，須增加三極管，以擴(kuò)充輸出能力[3]。當(dāng)STC8A8K64S4A12單片機(jī)的引腳為低電平輸出時，三極管8550能放大電流并導(dǎo)通，使得常閉觸點開關(guān)斷開，傳感器或執(zhí)行器所在線路斷開，故障產(chǎn)生。考慮到故障設(shè)置箱的制造便利性，直接選用市場上4塊16路的繼電器控制模塊（三極管驅(qū)動并帶光耦隔離）。

3? 軟件設(shè)計

3.1 手機(jī)藍(lán)牙與HC-05藍(lán)牙模塊通信系統(tǒng)設(shè)計

3.1.1 藍(lán)牙授權(quán)

在AndroidManifest.xml文件中，需要系統(tǒng)對藍(lán)牙進(jìn)行授權(quán)，這包含獲得默認(rèn)藍(lán)牙適配器和啟動藍(lán)牙適配器兩種情況。

3.1.2 藍(lán)牙的支持、打開、搜索、配對及連接

首先判斷是否支持藍(lán)牙，這是因為只有當(dāng)默認(rèn)適配器不為空時，系統(tǒng)才支持藍(lán)牙;然后進(jìn)行藍(lán)牙打開的確認(rèn)，考慮到用戶方便性，手機(jī)在故障設(shè)置APP啟動的時候，要求系統(tǒng)能夠自動打開藍(lán)牙;接著開始搜索故障設(shè)置箱，搜索到目標(biāo)設(shè)備后，通過廣播的形式，將目標(biāo)設(shè)備信息發(fā)送至mainctivity函數(shù)中，并對設(shè)備信息進(jìn)行解析;最后進(jìn)行藍(lán)牙的配對，通過給ListView添加點擊事件，保證手機(jī)藍(lán)牙和故障設(shè)置箱之間連接，實現(xiàn)兩者之間的數(shù)據(jù)傳輸通信。

3.2 手機(jī)端故障設(shè)置界面設(shè)計

藍(lán)牙互聯(lián)成功后，進(jìn)入故障設(shè)置界面（圖7），點擊所要想設(shè)置的那個故障對應(yīng)的按鈕，按鈕由綠變灰，表示故障設(shè)置操作完成。

4? 實驗與驗證

通過手機(jī)APP，選擇擬設(shè)置的故障，藍(lán)牙通訊將指令發(fā)送至故障設(shè)置箱，相關(guān)信號切斷，故障產(chǎn)生。驗證時，進(jìn)入奧迪ODIS故障診斷系統(tǒng)，查閱故障代碼，并分析異常數(shù)據(jù)[4]，結(jié)合已發(fā)生的故障現(xiàn)象，確定故障已成功設(shè)置。

5? 結(jié)語

綜上所述，系統(tǒng)利用手機(jī)藍(lán)牙功能，在不破壞原車線束的基礎(chǔ)上，無線完成設(shè)置故障。系統(tǒng)交互性好，擴(kuò)展性強(qiáng)，裝置攜帶方便，具有一定的推廣意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳加國，周立，張書慧.汽車發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)實訓(xùn)臺的研究與制作[J].南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2012，12（04）：39-41.

[2]林志謀.一種基于手機(jī)藍(lán)牙的智能家居系統(tǒng)設(shè)計[J].順德職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2017，15（01）：10-12.

[3]王薇.淺談51單片機(jī)IO引腳驅(qū)動能力[J].電腦知識與技術(shù)，2014，10（09）：2159-2160，2163.

[4]一汽-大眾汽車有限公司.ODIS車輛診斷系統(tǒng)操作方法官方使用手冊[EB/OL].（2019.06.04）2020.04.12.https：//max.book118.com/html/2019/0603/8030070100002026.shtm.