基于C8051F020單片機(jī)的汽車故障診斷儀的研究

圖 4 串行總線接口電路

　　2.5 鍵盤顯示及存儲(chǔ)器電路

　　本設(shè)計(jì)主鍵盤采用4X4鍵盤輸入模塊，其驅(qū)動(dòng)模塊采用的是SK5278，它是福州貝能科技有限公司推出的采用PIC內(nèi)核的鍵盤控制器。該芯片采用4線串行接口，可與任何種類的單片機(jī)接口；它具有按鍵有效指示輸出，可用中斷方式管理鍵盤；其行線X0～X3與列線Y0～Y3可構(gòu)成4×4鍵盤矩陣；SK5278的16鍵鍵盤控制器內(nèi)含去抖動(dòng)處理電路，因而可直接輸出鍵值，并采用串行方式與單片機(jī)或微處理器進(jìn)行接口。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能鍵采用中段方式輸入，整個(gè)工作流程通過不斷的掃描按鍵的狀態(tài)，判斷是否有健按下，當(dāng)有任意鍵按下時(shí)，即產(chǎn)生中段，CPU執(zhí)行相應(yīng)的中段子程序，若沒有健按下時(shí)，繼續(xù)掃描鍵盤的狀態(tài)，直到有健按下，用鍵盤中斷處理程序完成一切和用戶之間的的信息交流。

　　顯示電路選用的OCMJ5X10是160×80點(diǎn)陣的中文圖文液晶圖形顯示器模塊。該模塊的內(nèi)部由于含有國(guó)標(biāo)一級(jí)簡(jiǎn)體字庫(kù)，使得漢字的顯示異常方便；同時(shí)，該模塊與單片機(jī)的硬件接口除數(shù)據(jù)總線外，僅使用了REQ/BUSY兩根握手信號(hào)線，簡(jiǎn)化了與單片機(jī)的硬件接口電路設(shè)計(jì)。上述特點(diǎn)對(duì)軟件、硬件資源均十分緊張的單片機(jī)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是十分重要的。

　　由于診斷系統(tǒng)中將涉及大量的故障代碼，傳感器信息，執(zhí)行起信息等一些數(shù)據(jù)信息，需要較大的存儲(chǔ)空間。因此，系統(tǒng)擴(kuò)展了一片大容量的8Mbit的FLASH存儲(chǔ)器AT45DB081 。

　　3、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)的軟件采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，整個(gè)程序包括主程序、初始化程序、定時(shí)器中斷程序、診斷協(xié)議程序、串行通訊程序、鍵盤顯示程序、存儲(chǔ)器讀寫程序。所有的程序均采用C語(yǔ)言編寫，可以很方便的調(diào)試和下載程序代碼。限于篇幅，本文只給出主程序的流程圖，如圖5所示。系統(tǒng)的主程序主要完成C8051F020單片機(jī)系統(tǒng)的初始化、設(shè)置系統(tǒng)時(shí)鐘和功能寄存器，調(diào)用鍵盤處理程序，完成不同的功能，如根據(jù)不同的按鍵轉(zhuǎn)入相應(yīng)的服務(wù)程序，完成不同的功能。

圖5系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)流程圖

　　3.1 硬件抗干擾設(shè)計(jì)

　　(1) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中對(duì)電源電路及IC器件周圍配置適當(dāng)?shù)娜ヱ铍娙轂V波,系統(tǒng)中電源地線、MCU外圍電路地線、信號(hào)地線采用單點(diǎn)接地的方法可靠接地，以減少不等位電勢(shì)的干擾。

　　(2) 硬件濾波,此方法對(duì)串模干擾有很好的抑制作用，常用RC 低通濾波器接在一些低頻信號(hào)輸入電路中，可大大消弱高頻干擾信號(hào)。

　　(3) 印刷電路板設(shè)計(jì)時(shí),數(shù)字電路與模擬電路隔離,數(shù)字的和模擬的僅在一點(diǎn)相連,有效地防止了數(shù)字電路對(duì)模信號(hào)的影響。

　　(4) 為了防止電路模塊間的相互干擾,在電路板的設(shè)計(jì)中采用金屬機(jī)殼有效地屏蔽外界射頻信號(hào)的干擾.

　　3.2 軟件抗干擾設(shè)計(jì)

　　(1)數(shù)字濾波。在軟件設(shè)計(jì)時(shí),考慮了數(shù)字濾波程序的設(shè)計(jì),有效地排除了隨機(jī)干擾。

　　(2)設(shè)置冗余指令和軟件陷井。通過應(yīng)用軟件陷阱法和數(shù)據(jù)冗余法有效的抑制了由于外部干擾、震動(dòng)或瞬間故障引起的系統(tǒng)癱瘓和程序跑飛。

　　(3)軟件看門狗。為防止程序運(yùn)行進(jìn)入死循環(huán),而不能被軟件陷井捕獲到,在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)時(shí),設(shè)計(jì)了“軟件看門狗”程序,有效地防止了死循環(huán)造成的系統(tǒng)癱瘓。

　　4、結(jié)論

　　本文以C8051F020單片機(jī)為核心開發(fā)了ECU故障診斷儀，該診斷儀能夠?qū)崿F(xiàn)參數(shù)測(cè)量，在線故障診斷和執(zhí)行器測(cè)試等功能，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、體積小和性能可靠等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明：該診斷儀工作穩(wěn)定，操作方便，抗干擾能力強(qiáng)。從而說(shuō)明了該診斷儀軟硬件設(shè)計(jì)比較合理，具有廣闊的應(yīng)用前景。是維修人員的地得力助手，完全具有生產(chǎn)應(yīng)用的價(jià)值。