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 THÔNG

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 hiện : Lê Anh Nhật
Lớp
: 02C4


MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI
- Thiết kế một thiết bị hiển thị lỗi động cơ thay vì
phải đọc mã lỗi, tra bảng mã lỗi, tạo điều kiện thuận lợi
hơn cho người kỹ thuật viên.
- Thiết kế một thiết bị có tính năng tương tự như
thiết bị chẩn đoán sẵn có trên thị trường nhưng giá thành
thấp hơn.


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 là bộ vi điều khiển mạnh trong họ 8051 do
hãng Philips sản xuất. Với dung lượng bộ nhớ lớn (64Kbyte Flash
và 1Kbyte RAM), tích hợp dãi đếm lập trình được PCA, chức
năng Watchdog chống treo vi điều khiển,độ ổn định cao, tin cậy...
- Bộ ADC 0809:
Bộ ADC 0809 là một linh kiện CMOS tích hợp với một bộ
chuyển đổi từ tương tự sang số 8 bit, bộ chọn 8 kênh và một bộ
logic điều khiển tương thích. Bộ chuyển đổi ADC 8 bit này dùng
phương pháp chuyển đổi xấp xỉ liên tiếp.
- LCD 16x2:
LCD có 14 chân và 2 chân AK
- 8 chân dữ liệu D0 - D7
- 3 chân điều khiển E, RS, R/W
- 3 chân nguồn Vss, Vdd, Vo


KHO ST H THNG IU KHIN
NG C
CAẽC CAM BI
N ệ
U VAèO

BĩXặLY ẽ

CAẽC CAM BI
N ệ

U RA

CAM BI
N AẽP SU
T KHấNA
P
Iệ
U KHIỉ
N CAẽC KIM PHUN

CAM BI
N VậTRấXY LANH
CAM BI
N T
C ĩĩ
NG C

CAM BI
N NHI
T ĩĩ
NG C

CAM BI
N NHI
T ĩKHấNA
P

CAM BI
N XY

ECU ĩ
NG C

CAM BI
N VậTRấBặẽM GA

Iệ
U KHIỉ
N AẽNH LặA

Iệ
U KHIỉ
N Cệ
M CHặèNG

Iệ
U KHIỉ
N BM NHIN LI
U

CHỉ
N OAẽN

TấN HI
U KHI ĩ
NG

ế
C QUI
CAẽC TấN HI

U TAI


S ụ khụi hờ thụng iờu khiờn ụng c
Cọng từ
c khồới
õọỹ
ng trung gian
Caớm bióỳ
n tọỳ
c õọỹ

Ro le õeỡn hỏỷ
u

Baớng õọử
ng họử

Ro le bọỹsỏỳ
y kờnh
Khoùa õióỷ
n
Giừ
c kióứ
m tra
eỡn ''CHECK
ENGINE"
Ro le hồớmaỷ
ch

Bồm nhión lióỷ
u

khuyóỳ
ch õaỷ
i õióử
u
hoỡa

Bỗnh xng

ECU õọỹ
ng cồ

ế
c qui

Caớm bióỳ
n aùp suỏỳ
t
õổồỡng ọỳ
ng naỷ
p
Caớm bióỳ
n nhióỷ
t
õọỹkhờnaỷ
p

Van ISC

Bọỹchia õióỷ
n vaỡ
IC õaùnh lổớa
Bióỳ
n trồớ

Bọỹõióử
u aùp
Voỡi phun

Caớm bióỳ
n vở
trờbổồùm ga
Caớm bióỳ
n
kờch nọứ

Caớm bióỳ
n ọ xy

Caớm bióỳ
n nhióỷ
t
õọỹnổồùc


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 ôxy
Cảm biến kích nổ
Cảm biến áp suất đường ống nạp
Bộ tạo tín hiệu G và NE
Tín hiệu START (máy khởi động)


Cu to cỏc cm bin
CAM BI
N CHN KHNG

CAM BI
N NHI
T ĩKHấNA
P
1
2
3

1. Giừ
c cừ
m
2. Chỏỳ
t caùch õióỷ
n
3. Thỏn caớm bióỳ
n

4. Dióỷ
n trồớ

4

4

1.
ng nọỳ
i õổồỡng ọỳ
ng naỷ
p
2. Loỹ
c
3. Cổỷ
c ỏm
4. Buọử
ng chỏn khọng
5. Chip Silicon
6. Cổỷ
c dổồng

3
5
2
6

1

ECU

Tờn hióỷ
u THA
THA
E2
THA

E2
E1

Caớm bióỳ
n
nhióỷ
t õọỹkhờ
naỷ
p

R

VC

12V

PIM

IC

E2
E1
ổồỡng õóỳ
n

ọỳ
ng naỷ
p

S ệ
MA
CH I
N

S ệ
MA
CH I
N

R
R


CAM BI
N VậTRấBặẽM GA

CAM BI
N NHI
T ĩNặẽC

1
2
3
4
5

7

4

1. Con trổồỹ
t
2. Nọỳ
i õỏỳ
t
3. Tióỳ
p õióứ
m khọng taới
4. ióỷ
n aùp mồớbổồùm ga
5. ióỷ
n aùp khọng õọứ
i
6. Con trổồỹ
t
7. ióỷ
n trồớ

3 2

1
1. Giừ
c cừ
m
2. Chỏỳ

t caùch õióỷ
n
3. Thỏn caớm bióỳ
n
4. Dióỷ
n trồớ
ECU

6

Tờn hióỷ
u THW

VC
VTA

M?

IDL

úng

E2
E1

S ệ
MA
CH I
N

THW

5V

E2

R1
THW

R

E2
E1

R2
B

Caớm bióỳ
n
nhióỷ
t õọỹnổồùc
laỡm maùt

S ệ
MA
CH I
N

12V

CAM BI
N KấCH Nỉ

CAM BI
N XY

1
3
4
5

2

6
7

1. Coỹ
c nọỳ
i tổỡgiừ
c
2. óỷ
m kờn
3. Thanh dỏự
n tờn hióỷ
u
4. Thỏn caớm bióỳ
n
5. Phồùt kờn
6. Maỡng nhỏỷ

n tióỳ
ng goợ
7. Phỏử
n tổớõióỷ
n aùp

1
2
3
4
5
6
7

ECU õọỹ
ng cồ

8
9

1. Lồùp baớo vóỷ
2. Raợnh khọng khờ
3. ióỷ
n cổỷ
c palatin bón ngoaỡi
4. Voớbaớo vóỷ
5. Lồùp caùch dióỷ
n
6. Phỏử
n tổớZilicon

7. Ióỷ
n cổỷ
c palatin bón trongg
8. Cổc
ỷ ỏm
9. Cổc
ỷ dổồng
Giừ
c kióứ
m tra

ox
OX

KNK

Caớm bióỳ
n
ọ xy

0,45V
R

E1

Caớm bióỳ
n kờch nọứ

S ệ
MA

CH I
N

ECU õọỹ
ng cồ

S ệ
MA
CH I
N


Bộ điều khiển điện tử
Hệ thống điều khiển động cơ theo chương trình
bao gồm các cảm biến kiểm soát liên tục tình trạng
hoạt động của động cơ, một bộ ECU tiếp nhận tín
hiệu từ cảm biến, xử lý tín hiệu và đưa ra tín hiệu
điều khiển đến cơ cấu chấp hành. Cơ cấu chấp hành
luôn bảo đảm thừa lệnh ECU và đáp ứng các tín hiệu
phản hồi từ các cảm biến.


Các tín hiệu điều khiển
-

Điều khiển đánh lửa
Điều khiển kim phun
Điều khiển chế độ không tải (cầm chừng) và
kiểm soát khí thải

Hệ thống tự chẩn đoán
- Nguyên lý phát hiện lỗi:
Hệ thống phát hiện lỗi ECU là chương trình nhận những giá trị tín
hiệu cảm biến so sánh với giới hạn cho phép, nếu nằm trong hạn này
thì hệ thống bình thường, ngược lại nếu nằm ngoài giới hạn này thì hệ
thống bị lỗi.
- Nguyên lý truy xuất mã lỗi:
Normal mode: cố sẽ chớp theo những chuỗi khác nhau, mỗi
chuỗi chớp ứng với một mã số hư hỏng
Test mode: Dùng để phát hiện các lỗi mạch điện chập chờn mà
chế độ normal mode rất khó phát hiện được. Trong chế độ chẩn đoán
này động cơ không báo mã lỗi mà chỉ báo có lỗi xảy ra trong hệ
thống.
Nếu muốn xác định mã lỗi ta quay lại chế độ normal mode
- Kiểu hiển thị:
Kiểu 1-digit và kiểu 2-digit


THIẾT KẾ MẠCH GIAO TIẾP
- Cơ sở giao tiếp:
Trong một số động cơ EFI có báo mã lỗi theo
phương pháp nháy đèn báo, nếu vi điều khiển đọc được
tín hiệu điều khiển đèn báo của ECU, ta hoàn toàn có thể
xác định được mã lỗi báo về dựa vào cách thức báo lỗi.
Lúc này, tín hiệu điều khiển ra (output) của ECU (điều
khiển đèn báo) sẽ trở thành tín hiệu vào (input) đối với vi
điều khiển. Trên cơ sở đó ta có sơ đồ khối của mạch như
sau:

CÄNG TÀÕ
C KHÅÍI ÂÄÜ
NG

TÊN HIÃÛ
U ÂEÌN BAÏO

CÄNG TÀÕ
C BÀÕ
T ÂÁÖ
U

ADC 0809

CÄNG TÀÕ
C IDL

LCD

CAÏC TÊN HIÃÛ
U CAÍM BIÃÚ
N

KHÄÚ
I VI ÂIÃÖ
U KHIÃØ
N

NGUÄÖ

N


Lập trình vi điều khiển
Ngôn ngữ lập trình:
Ngôn ngữ sử dụng lập trình là ngôn ngữ ASSEMBLY


SƠ ĐỒ TỔNG THỂ MẠCH HIỂN THỊ
VCC
D1

1

12V

1

VCC

U1 LM7805/TO
VIN

2

GND

J1

D2

C3
0.1uF

C2

330

D7
R10

104

3

C1
1000uF

R11

VOUT

DIODE
BAT

330

R1

2

LED

LED

SIGNAL
J8

VCC

R9

1

Q1
C1815

2
VCC

J3

U3
1

VTA

26

2

3
4

PIM
THA
THW

27
28
1
2
3
4
5

analog sensor

12
16

VCC

2

10

U4A

READ CODE

R6

25
24
23
22
9
6

P1.0
P1.1
P1.2
P1.3
P1.4
P1.5

74LS14

11

IN0
IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7

D0

D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7

REF+
REF-

EOC

1

P2.0
P2.1
P2.2
P2.3
P2.4
P2.5
P2.6
P2.7

2
3
4
5
6
7

8
9

10K

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
7

CLK

CON8

A0
A1
A2
ALE
OE
START

C4

33pF
VCC

8
7
6
5
4
3
2
1

RS
2
3
4
5
6
7
8

RW
EN
P1.3
P1.4
P1.5
P1.6
SIGNAL

19
18

Y1

31
9

12MHz

ADC0809

1

U2

R8

VCC
17
14
15

8
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

P1.1
P1.2
P1.3
P1.4
P1.5
P1.6
P1.7

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

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

1
2

CB_TOCDO

P3.2

VCC

10uF

C6

1
2
3

VCC

P3.0
P3.1

4
P3.2
P3.3
P3.4

P3.5
P3.6
P3.7

Nap ISP

30
29
J7
VCC
RS
RW
EN

P89V51RD2

J12
1
2

CT_IGN

VCC

R4

GND

R3

R2

1
2
3
4
5
6

CONTROL LCD

2

J6
U5A

10K
SW1

74LS14
R7

J11

J10

1

1
CT_START

C7
CAP NP

2

P3.6

IDL

1
2

P3.3

J2
rst

1
2
reset out

P0.0
P0.1
P0.2
P0.3
P0.4
P0.5
P0.6
P0.7

1
2
3
4
5
6
7
8

DATA LCD


LU THUT TON
Chổồng trỗnh
con õoỹ
c code

Bừ
t õỏử
u

Tang digit1
False

Nuùt khồới õọỹ
ng
õổồỹ
c ỏỳ
n

True

Taỷ
o tróự0,5s

Reset caùc caớm bióỳ
n
Code =1
Digit1=0, digit2=0

Coùtờn
hióỷ
u õeỡn baùo
=0

Coùtờn
hióỷ
u õeỡn baùo
=0

False

True

False

True

Taỷ
o tróự1s

Goỹ
i chổồng trỗnh
con õoỹ
c code
Coùtờn
hióỷ
u õeỡn baùo
=0

Taỷ
o tróự2,5s

False

Thoaùt

True

Tang code

True

Coùtờn
hióỷ
u õeỡn baùo
=0

False

Xuỏỳ

t kóỳ
t quaớra
LCD

Tang digit2

False

Taỷ
o tróự0,5s

Coùtờn
hióỷ
u õeỡn baùo
=0

True


Gii thiờu ụng c th nghiờm

- ng c th nghim l ng c TOYOTA 4A-FE cú s mch in nh sau:
1
BI
N AẽP
AẽNH LặA

STA

30A AM2

40A AM1

S4

Hĩ
P AẽNH
LặA

BĩCHIA
I
N

BAT

+B

+B

RSC

FC

W

RSO

VF TE1

TE2

ACT AC1

OX


N CAM BI
N
T
C ĩXE
SPD

HT

BAO V

#20

#10

E1

V-ISC

E2

E21

VTA

IGF

IDL

VC

PIM

IGT

NE+

THA

THW

KNK

CAM BI
N CHN
KHNG

CAM BI
N KấCH Nỉ

CAM BI
N VậTRấ
BặẽM GA

CAM BI

N NHI
T ĩ
NặẽC LAèM MAẽT

CAM BI
N
XY

CAM BI
N NHI
T
ĩKHấNA
P

GIế
C KIỉ
M TRA

BĩTNG T
C ĩIệ
U
CHẩNH KHNG TAI

R LE BM XNG

BM XNG

Hĩ
P Cệ
U CHầ

BIèNH
I
N

4

IG2

R LE
CHấNH
100A ALT

S3

ST1

15A
EFI

S1

7,5A
ING

S2

EèN Kỉ
M TRA

ACC
IG1


N A/C
AMPLIFFIERR

AM2

3

10A
GAUSE

CNG Tế
C
AẽNH LặA

AM1

2

IIA

NE-

G1

E01

G-

E02


QUY TRÌNH CHẨN ĐOÁN
Việc đầu tiên và rất quan trọng trong việc chẩn
đoán và sửa chữa là phân tích phản ánh của khách
hàng. Mặt khác cơ sở của việc chẩn đoán là phải xác
định: “phải tiến hành kiểm tra như thế nào”, “cần
phải sửa chữa gì” và “cần phải làm gì trong trường
hợp hư hỏng không bình thường”.
Sau đây là quy trình chẩn đoán cho động cơ EFI


QUY TRINH CHN ON
Xaùc nhỏỷ
n tỗnh
traỷ
ng cuớa xe

Phỏn tờch phaớn aùnh
cuớa khaùch haỡng

Tỗm hióứ
u hổhoớng

- ọỹ
ng cồ bởchóỳ
t maùy

- Khồới õọỹ
ng keùm
- Khaớnng taới keùm ọứ
n õởnh
- Khọng taới khọng ọứ
n õởnh

Kióứ
m tra sồ
bọỹ

Caùc kióứ
m tra
khaùc

Dỏử
u õọỹ
ng cồ

Hóỷthọỳ
ng nhión lióỷ
u

Nổồùc laỡm maùt

Hóỷthọỳ
ng õióử
u khióứ
n

ế
c qui vaỡcaùc õióỷ
n
cổỷ
c ừ
c qui

Hóỷthọỳ
ng khờnaỷ
p

Loỹ
c gioù

Hóỷthọỳ
ng cung cỏỳ
p
nguọử
n

Dỏy õai dỏự
n õọỹ
ng cồ
Caùc buji õaùnh lổớa
Bọỹchia õióỷ
n
Thồỡi õióứ
m õaùnh lổớa

Phaùt hióỷ

n caùc vởtrờcoù
thóứxaớy ra hổhoớng

ióử
u chốnh, sổớa
chổợa thay thóỳ

Kióứ
m tra lỏử
n
cuọỳ
i


KẾT LUẬN
- Hiện tại thiết bị mới chỉ được thử nghiệm trên thiết bị
mô phỏng lỗi của động cơ TOYOTA 4A-FE và đã hiển
thị chính xác lỗi động cơ.
- Thiết bị hiện tại chỉ mới có chức năng hiển thị lỗi, sau
này có điều kiện có thể tạo thêm chức năng đọc thông số
các cảm biến sử dụng trên động cơ
- Trong quá trình tìm hiểu thiết kế không tránh khỏi
những thiếu sót, em mong các thầy cô thông cảm và giúp
đỡ để em hoàn thiện đề tài của mình hơn


EM XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN