一种具有教学功能的自动变速器故障智能分析装置的制作方法

专利名称：一种具有教学功能的自动变速器故障智能分析装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种具有教学功能的自动变速器故障智能分析装置，属 于汽车维修教学和检测技术领域，可用于汽车维修保养中心或其他教学单位 对汽车自动变速器提供故障检测、故障智能分析、教学演示等服务。
技术背景
随着人们生活水平的提高和对汽车乘坐舒适性、驾驶方便性要求的提高， 装备自动变速器的汽车数量越来越多。自动变速器是汽车传动系统的重要组 成部分，其性能的优劣直接影响到传动系统的性能，关系到整车的质量，所 以自动变速器在汽车上的大量装备，必然对其在教学、科研、设计制造、维修 检测等领域的性能检测提出迫切要求，这就要求配备相应的专业检测设备。 目前，国内的汽车行业在自动变速器检测方面还不尽人意，不能满足现状的 要求，主要表现在检测设备价格比较高，检测手段落后，检测效率低，功能 不完善，检测结果准确度差，不能满足大中专院校教学、科研的要求。另外， 在维修检测方面，通常只能在读取故障码和数据流后，然后由检测人员对故 障的具体原因和部位进行进一步检测，这需要检测人员有较高的技术水平和 较丰富的经验。
目前的检测设备主要是进行一些常规的实验项目、性能检测以及故障设 置与排除，比如手动换挡试验、失速试验、时滞试验、油压试验等，通过检 测发现变速器存在的故障并判断故障所在的部位，然后确定相应的排除方法， 现有的这些设备用于教学，学生通过检测排除故障，虽然可以加深对变速器 的结构、控制原理、操作方法的理解，但因为这种检测设备比较单一，满足 不了某些项目的检测，更满足不了科研单位、大中专院校日益发展的新技术 要求。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述已有技术的不足而提供一种结构简单、 操作方便、价格低，检测手段先进，检测效率高，功能完善，检测结果准确， 诊断的故障显示直观、具有故障智能分析功能的具有教学功能的自动变速器 故障智能分析装置。
本实用新型的目的可以通过如下措施来达到 一种具有教学功能的自动
3变速器故障智能分析装置，其特征在于它具有中央处理部分，中央处理部分 分别与通讯模块、存储器、电源管理模块、键盘模块和液晶显示模块相连，
通讯模块与中央处理部分采用串口连接；存储器与中央处理部分连接；键盘 模块的输出端与中央处理部分的输入端连接；液晶显示模块与中央处理部分 采用并行口连接；电源管理模块的输出端与中央处理部分、通讯模块、存储 器、键盘模块及液晶显示模块的供电端口连接；
所述中央处理部分对于通讯模块获取的汽车自动变速器数据进行分析， 控制数据的存储和显示。
为了提高数据处理单元的运算速度，所述中央处理部分采用位单片机。
所述的通讯模块，采用全双工串行异步通讯方式， 一方面将汽车自动变 速器ECU所存储的数据按照规定的通讯协议，发送到中央处理部分；另一方 面，中央处理部分接受键盘模块输入人为设置的故障，把故障信号通过通讯 模块传给自动变速器ECU，代替自动变速器ECU检测的传感器信号。
所述存储器包括程序存储器和数据存储器，程序存储器用于存储程序， 程序存储器通过其数据线、控制线与中央处理部分并联连接；数据存储器通 过汽车诊断接口连接汽车自动变速器ECU，根据汽车诊断接口的通信协议不 同，针对不同型号的汽车自动变速器设计通讯协议和维修数据，不同型号的 自动变速器的通讯协议和维修数据存储在不同的数据存储器上，数据存储器 分别通过其数据线、控制线与所述中央处理部分并联连接，数据存储器设计 成数据存储卡的形式，采用可插拨接口连接的方式，根据不同型号的自动变 速器，选择不同类型的数据存储卡。
所述键盘模块能将外部的输入信号传送至中央处理部分，中央处理部分 将信息处理后通过通讯模块，将人为设置的故障信息传送至自动变速器ECU， 自动变速器ECU将接收到的故障信息代替传感器的正常信息去驱动自动变速 器的执行机构，此时自动变速器的执行机构工作不正常，自动变速器ECU检 测执行机构出现的故障信息，并把故障信号按照通讯协议，传送至中央处理 部分，中央处理部分经过数据处理把故障信号显示在液晶显示屏上，教师可 以对照故障显示判断是否与所设置相对应，学生可以根据显示屏上的故障显 示排除故障，通过不断变换的故障设置，能够提高学生排除故障的能力。
所述液晶显示模块主要用于显示汽车自动变速器的故障、人为设置的故 障、自动变速器操纵手柄的位置(即能够显示驻车档P、空档N、前进档D、 倒车档R、前进二档S、前进一档L)、发动机转速、各个档位的主油路油压、 车速信号、节气门位置信号、自动变速器转速信号、自动变速器油温信号等
4数据，液晶显示模块分别通过其数据线、控制线与所述中央处理部分并联连 接。
所述电源管理模块连接汽车电瓶的v电压，进行处理和电压转换，并给 其它单元供电。所述处理和电压转换是指将汽车电瓶的v电压经过滤波器过
滤后，将电压转变为其它单元需要的多种直流电压。
本实用新型用于接收汽车自动变速器ECU的数据，并对数据进行分析， 进行智能故障诊断功能和动态测试功能(即数据流功能)，判断故障，并对故 障进行显示，
所述智能故障诊断功能是指汽车自动变速器存在故障，并检测到故障码， 能够根据故障码和其他故障现象，进行故障诊断，寻找故障的电路图以及故 障点，确定可能的故障原因，提出合理的处理建议，液晶显示模块显示必要 的维修步骤。
所述动态测试功能(即数据流功能)是指汽车自动变速器存在故障，但 检测不到故障码，利用故障诊断仪的动态数据流功能，可以读出汽车自动变 速器ECU中各种传感器和执行器输入、输出信号的动态数据，对这些数据进 行分析，了解自动变速器各传感器和执行器及相关部件的工作状况，生成具 体的诊断规则，并在液晶显示模块显示，可以确定故障发生的原因，从而更 容易地判断故障的类型和发生部位。
本实用新型同已有技术相比可产生如下积极效果本实用新型可用于自 动变速器的检测、故障诊断以及自动变速器的教学和研究，主要用于接收汽 车自动变速器ECU的数据，并对数据进行分析，进行智能故障诊断功能和动 态测试功能(即数据流功能)，判断故障，输出故障诊断结果和处理意见，该 装置的各个单元采用配置灵活，扩充和升级方便。具有结构简单、操作方便、 价格低，检测手段先进，检测效率高，功能完善，检测结果准确，诊断的故 障显示直观，可以对汽车自动变速器进行电控部分进行全面的故障诊断和智 能分析，直观易学，可广泛应用于汽车专业的教学活动和汽车检测维修行业 中。


图1为本实用新型的结构原理框图； 图2为本实用新型的硬件结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作详细说明-
实施例 一种具有教学功能的自动变速器故障智能分析装置(参见图1
一图2)，它具有中央处理部分l、通讯模块2、存储器3、电源管理模块4、 键盘模块5和液晶显示模块6。通讯模块2与中央处理部分1采用串口连接；存储器3与中央处理部分1连接；键盘模块5的输出端与中央处理部分1的 输入端连接；液晶显示模块6与中央处理部分1采用并行口连接；电源管理 模块4的输入端与汽车电源连接，其输出端与其它部分的供电端口连接。汽 车自动变速器ECU通过汽车诊断接口连接本实用新型的通讯模块2。
中央处理部分1对于通讯模块2获取的汽车自动变速器数据进行分析， 控制数据的存储和显示。通讯模块2采用全双工串行异步通讯方式， 一方面 将汽车自动变速器ECU所存储的数据按照规定的通讯协议，发送到中央处理 部分l;另一方面，中央处理部分1接受键盘模块5输入人为设置的故障，把 故障信号通过通讯模块2传给自动变速器ECU,代替自动变速器ECU检测的传 感器信号。存储器3包括程序存储器7和数据存储器8，程序存储器用于存储 程序的程序存储器，程序存储器通过其数据线、控制线与中央处理部分1并 联连接；数据存储器通过汽车诊断接口连接汽车自动变速器ECU，根据汽车诊 断接口的通信协议不同，针对不同型号的汽车自动变速器设计通讯协议和维 修数据，不同型号的自动变速器的通讯协议和维修数据存储在不同的数据存 储器上，数据存储器分别通过其数据线、控制线与所述中央处理部分1并联 连接，数据存储器设计成数据存储卡的形式，采用可插拨接口连接的方式， 根据不同型号的自动变速器，选择不同类型的数据存储卡。键盘模块5能将 外部的输入信号传送至中央处理部分1，中央处理部分1将信息处理后通过通 讯模块2，将人为设置的故障信息传送至自动变速器ECU，自动变速器ECU将
接收到的故障信息代替传感器的正常信息去驱动自动变速器的执行机构，此 时自动变速器的执行机构工作不正常，自动变速器ECU检测执行机构出现的 故障信息，并把故障信号按照通讯协议，传送至中央处理部分l，中央处理部 分1经过数据处理把故障信号显示在液晶显示屏上，教师可以对照故障显示 判断是否与所设置相对应，学生可以根据显示屏上的故障显示排除故障，通 过不断变换的故障设置，能够提高学生排除故障的能力。液晶显示模块6主 要用于显示汽车自动变速器的故障、人为设置的故障、自动变速器操纵手柄 的位置(即能够显示驻车档P、空档N、前进档D、倒车档R、前进二档S、前 进一档L)、发动机转速、各个档位的主油路油压、车速信号、节气门位置信 号、自动变速器转速信号、自动变速器油温信号等数据，液晶显示模块6分 别通过其数据线、控制线与所述中央处理部分1并联连接。电源管理模块4 连接汽车电瓶的12V电压，进行处理和电压转换，并给其它单元供电，处理 和电压转换是指将汽车电瓶的12V电压经过滤波器过滤后，将电压转变为其 它单元需要的多种直流电压。
本实施例中中央处理部分1采用80C196KC单片机，通讯模块2采用RS232 芯片，存储器3的程序存储器7采用32K EPR0M 27256程序存储器，数据存储器8采用AT45DB041数据存储器，电源管理模块4采用7805电源管理芯片。 RS232芯片与80C196KC单片机采用串口连接；键盘模块5输入单元的输出端 与80C196KC单片机的输入端连接；液晶显示模块6通过数据线、地址线、控 制线与80C196KC单片机连接。80C196KC单片机通过数据线、地址线、控制线 与32K EPROM 27256程序存储器连接。80C196KC单片机通过数据线、地址线、 控制线与AT45DBQ41数据存储器连接。80C196KC单片机为CHMOS高性能的16 位单片机，内部RAM488字节，有24字节的专用寄存器，CPU的操作面向256 字节的专用寄存器，系统设计采用16位地址/数据复用总线。80C196KC单片 机对于RS232芯片获取的汽车自动变速器数据进行分析，控制数据的存储和 显示。从汽车诊断接口的k-line线经过电平转换连接数据通讯模块的RS232 串行口，采用全双工串,宁异步通讯方式。
一方面将汽车自动变速器ECU所存储的数据按照规定的通讯协议，发送 数据到80C196KC单片机，80C196KC单片机检测到点火信号端起动约2s后， 以5b/s通讯速率发送信息，该信息包含1个起始位，7个数据位，1个奇偶 校验位和1个停止位，汽车自动变速器ECU收到该信息后，本实施例的 80C196KC单片机以9600b/s的波特率接受汽车自动变速器ECU所存储的数据。 为防止数据交换过程中出现错误，首先经过100ms后汽车自动变速器ECU送 出同步字节(l个起始位，8个数据位，l个停止位)，再经过20ms继续送出 密码的低字节和高字节(l个起始位，7个数据位，l个奇偶校验位，l个停止 位)，汽车自动变速器ECU等待数据通讯单元的RS232送回倒序的密码高字节。 如果此字节汽车自动变速器ECU没有接收到，那么汽车自动变速器ECU将再次 发送同步字节和密码字节，当汽车自动变速器ECU接收到回送字节后，以 9600b/s的波特率开始传送数据(每字节包含1个起始位,8个数据位,1个停 止位)，每隔固定的500ms时间间隔，汽车自动变速器ECU自动与通讯模快的 RS232间互送握手信号，否则通讯中止。通讯模块获取的汽车自动变速器数据 存储到AT45DB041数据存储器中。
另一方面，80C196KC单片机能够接受键盘模块12的指令，通过键盘模块 5输入人为设置故障，把故障信号传给自动变速器ECU，代替自动变速器ECU 检测的传感器信号。采用中断工作方式，利用80C196KC单片机的外部中断， 当通过键盘模块5输入人为设置故障，程序马上进行键盘模块扫描，执行键 盘模块功能扫描程序，把故障信号输给系统，系统经过信号处理把故障信号 显示在液晶显示模块6上，对照故障显示判断是否与所设置相对应，可以根 据液晶显示模块6上的故障显示排除故障，通过不断变换的故障设置，提高 排除故障能力。
当汽车自动变速器存在故障，并检测到故障码，本实例具有智能故障诊断功能，能够根据故障码和其他故障现象，进行故障诊断，生成处理建议。
80C196KC单片机根据RS232芯片读取的故障码，根据各种现象，寻找故障的 电路图以及故障点，确定可能的故障原因，提出合理的处理建议，进行必要 的维修步骤。当汽车自动变速器存在故障，但检测不到故障码，本实例还具 有动态测试功能(即数据流功能)。利用故障诊断仪的动态数据流功能，可以 读出汽车自动变速器ECU中车速信号、节气门位置信号、自动变速器转速信 号、自动变速器油温信号等各种传感器和自动变速器执行器输入、输出信号 的动态数据。通过对这些数据进行分析，可以了解自动变速器各传感器和执 行器及相关部件的工作状况，生成具体的诊断规则，并在液晶显示模块6显 示，实现了从人工经验判断到智能化的逻辑判断，可以确定故障发生的原因， 从而更容易地判断故障的类型和发生部位，提高自动变速器的故障诊断准确 率。
80C196KC单片机向液晶显示模块6送入相应的命令和数据可实现所需要 的数据显示，单片机对LCD的操作是通过首先向LCD发送指令，完成对LCD 的操作，发送数据和发送指令是通过LCD的RS端来确定的，RS为0时表示 此时单片机对LCM的操作是进行指令发送或状态査询，当RS为1时表示此 时单片机对LCM的操作是进行数据的读或写操作。液晶显示模块6主要用于 显示汽车自动变速器的故障、人为设置的故障、自动变速器操纵手柄的位置 (即能够显示驻车档P、空档N、前进档D、倒车档R、前进二档S、前进一 档L)、发动机转速、各个档位的主油路油压、车速信号、节气门位置信号、 自动变速器转速信号、自动变速器油温信号等数据。
80C196KC单片机通过16位的双向数据/地址总线与32K EPR0M27256程序 存储器连接，程序存储器用于存储程序。
数据存储器分别通过其数据线、控制线与所述80C196KC单片机并联连接， 数据存储器设计成数据存储卡的形式，根据汽车诊断接口的通信协议不同， 针对不同型号的汽车自动变速器设计通讯协议和维修数据，不同型号的自动 变速器的通讯协议和维修数据存储在不同的数据存储单元上，采用可插拨接 口连接的方式，根据不同型号的自动变速器，选择不同类型的数据存储卡。 数据存储器为AT45DB041具有4M的Flash的存储单元，采用SPI串行模式与 80C196KC单片机进行数据交换。单片机的P11端口接CS信号，P12端口接R /B信号，P13端口接RST信号，SCK接单片机的TxD， SI和SO接在一起与单 片机的RxD相连。
7805电源管理芯片连接12V的汽车电源，将电压转换成5V直流电压，经 过滤波器过滤后给其它单元供电。
8
权利要求1、一种具有教学功能的自动变速器故障智能分析装置，其特征在于它具有中央处理部分(1)，中央处理部分(1)分别与通讯模块(2)、存储器(3)、电源管理模块(4)、键盘模块(5)和液晶显示模块(6)相连，通讯模块(2)与中央处理部分(1)采用串口连接；存储器(3)与中央处理部分(1)连接；键盘模块(5)的输出端与中央处理部分(1)的输入端连接；液晶显示模块(6)与中央处理部分(1)采用并行口连接；电源管理模块(4)的输出端与中央处理部分(1)、通讯模块(2)、存储器(3)、键盘模块(5)及液晶显示模块(6)的供电端口连接；所述的中央处理部分(1)对通讯模块(2)获取的汽车自动变速器数据进行分析，控制数据的存储和显示；所述的通讯模块(2)采用全双工串行异步通讯方式，一方面将汽车自动变速器ECU所存储的数据按照规定的通讯协议，发送到中央处理部分(1)，另一方面，中央处理部分(1)接受键盘模块(5)输入人为设置的故障，把故障信号通过通讯模块(2)传给自动变速器ECU，代替自动变速器ECU检测的传感器信号；所述的存储器(3)包括程序存储器(7)和数据存储器(8)，程序存储器(7)用于存储程序，通过其数据线、控制线与中央处理部分(1)并联连接；数据存储器(8)存储自动变速器的通讯协议和维修数据，通过其数据线、控制线与中央处理部分(1)并联连接；所述的键盘模块(5)将外部的输入信号传送至中央处理部分(1)；所述的液晶显示模块(6)用于显示中央处理部分(1)对通讯模块(2)获取的汽车自动变速器的分析存储的数据信号。所述的电源管理模块(4)连接汽车电源，进行处理和电压转换，并给其它单元供电。
专利摘要本实用新型公开了一种具有教学功能的自动变速器故障智能分析装置，其特征在于它具有中央处理部分(1)，中央处理部分(1)分别与通讯模块(2)、存储器(3)、电源管理模块(4)、键盘模块(5)和液晶显示模块(6)相连，通讯模块(2)与中央处理部分(1)采用串口连接；存储器(3)与中央处理部分(1)连接；键盘模块(5)的输出端与中央处理部分(1)的输入端连接；液晶显示模块(6)与中央处理部分(1)采用并行口连接；电源管理模块(4)的输出端与中央处理部分(1)、通讯模块(2)、存储器(3)、键盘模块(5)及液晶显示模块(6)的供电端口连接，本实用新型结构简单、操作方便、价格低，检测手段先进，检测效率高，功能完善，检测结果准确，诊断的故障显示直观、具有故障智能分析功能。
文档编号G09B25/02GK201255952SQ200820027030
公开日2009年6月10日 申请日期2008年8月22日 优先权日2008年8月22日
发明者梁桂航, 王昕彦, 燕 陈 申请人:鲁东大学