专利名称：汽车故障实时提示系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种汽车故障提示系统，尤其是涉及一种汽车故障实时提示系统。
背景技术：
随着电子技术和控制技术在汽车上的广泛应用，汽车发生的故障可以通过专用的 故障检测仪来进行检测。 一种现有的专用的故障诊断仪器是通过汽车检测系统(OBD-II) 网络接口与汽车的电控单元(ECU)建立起通信联系，从而实现汽车故障的诊断。 然而，上述专用的故障检测仪器存在以下的缺点 1.所述故障检测仪器的使用对象为汽车修理厂的专业维修人员。维修人员在提取
出与故障有关的数据后，仍需要查阅有关的维修手册，才能进行进一步的判断。 2.所述故障检测仪器是在汽车故障产生后才使用，问题的处理存在滞后现象，不
能在第一时间给驾驶员提供足够有效的信息使驾驶员能及时采取措施降低故障带来的危险。 3.所述故障检测仪器价格昂贵，使用频率低。
实用新型内容鉴于上述状况，有必要提供一种能够简单快速检测汽车故障的汽车故障实时提示 系统。 —种汽车故障实时提示系统，其用于与车载诊断系统连接通讯。汽车故障实时提
示系统包括接口设备、总控单元和输出设备。总控单元包括处理器与数据采集/分析模块，
且处理器分别与接口设备及输出设备电性连接。使用时，接口设备连接于车载诊断系统，总
控单元接收的来自用户的请求信号由接口设备转换和重新编码并传输给车载诊断系统；车
载诊断系统输出的应答信号由接口设备转换和重新编码并传输给总控单元，总控单元通过
数据采集/分析模块分析应答信号得出分析结果，而分析结果由输出设备输出。 上述的汽车故障实时提示系统与车载诊断系统连接通讯，可以在汽车运行状态下
对车载诊断系统的数据和控制参数进行访问，进行故障诊断，读取故障码。上述的汽车故障
实时提示系统还可通过总控单元对故障产生的原因进行分析，给出实时的故障提示、应急
措施以及具体的修理建议和指导，减少车主损失，而且成本较低，可以随车安装，适合普通车主。
图1是本实用新型实施例的汽车故障实时提示系统的整体结构示意图。 图2是图1所示汽车故障实时提示系统的接口设备的结构图。 图3是图1所示汽车故障实时提示系统的接口设备的软件控制流程图。 图4是ELM327型芯片的内部结构图。[0014] 图5是ELM327型芯片的电路设计图。 图6是图5的ELM327型芯片的引脚定义图。 图7是图1所示汽车故障实时提示系统的数据采集/分析模块的各个次模块间的 通讯关系图。 图8是图7中串行通信次模块、请求/应答次模块和数据分析次模块的结构及连 接关系图。 图9是图7中主控/输出次模块对图1中语音播报模块的控制流程图。 图10是图7中主控/输出次模块对图1中屏幕显示模块的控制流程图。 图11是图1中语音播报模块的电路图。 图12是图11中XF-S4240模块的引脚定义图。 图13是图1中屏幕显示模块的电路图。
具体实施方式下面将结合附图及实施例对本实用新型的汽车故障实时提示系统作进一步的详 细说明。 请参见图1，汽车故障实时提示系统100用于与车载诊断系统10连接通讯，其包括 接口设备11、总控单元12和输出设备13。总控单元12包括处理器121与数据采集/分析 模块122，且处理器121分别与接口设备11及输出设备13电性连接。使用时，接口设备11 连接于车载诊断系统(0BD-II)10，总控单元12接收的来自用户的请求信号由接口设备11 转换和重新编码并传输给车载诊断系统10。车载诊断系统IO输出的应答信号由接口设备 11转换和重新编码并传输给总控单元12，总控单元12通过数据采集/分析模块122分析 应答信号得出分析结果，而分析结果由输出设备13输出。 详细地，若车载诊断系统10的信号电平值高于总控单元12的信号电平值，接口设 备11可具有电气隔离功能，以避免过高的信号电平与汽车电源电压在系统失常的情况下 损坏总控单元12。车载诊断系统10可使用多种协议，主要包括K-Line通讯方式、可变脉宽 调制/脉冲宽度调制通讯方式与CAN-BUS通讯方式， 接口设备11可兼容上述三种通讯方式的编码，并可在上述三种通讯方式之间进 行切换。图2为接口设备11的结构图，请参见图2，接口设备11主要包括连接车载诊断系 统的接口 110、编码解码器111、选通电路(图未示)、微控制器112和数据交换接口 113。 连接车载诊断系统的接口 IIO包括多个采用不同协议的接口，其主要是用于将车 载诊断系统10输出的信号经过缓存、降压，发送给译码电路，将译码电路传过来的信号变 换成车载诊断系统10所要求的信号。连接车载诊断系统的接口 iio还具备在意外情况下 保护车载诊断系统10不受损害的功能。 编码解码器111用于将车载诊断系统10的编码转换为总控单元12可识别的 RS232串行通信编码，并将RS232接口所传来的总控单元12的控制与请求信号转换为车载 诊断系统10可识别的编码。 选通电路用于在不同的通讯方式下，根据总控单元12所发出的控制信号，自动判 断，以选择使用不同的通道。 微控制器112的作用是协调接口设备11各个部分的工作，使汽车故障实时提示系
4统100具备一定的智能性。 数据交换接口 113可为RS232接口 ，其用于将总控单元12的控制或请求信号传输 给编码解码器lll，并将从编码解码器111取得的数据发送给总控单元12。数据交换接口 113还可起到速率匹配、电气隔离、数据缓存的功能。 可以理解，当接口设备11单纯应用于单一的通讯方式时，选通电路和微控制器 112可以省略。 图3为接口设备11的软件控制流程图，请参见图3，接口设备11根据上位机诊断 软件的指令，自动进行协议的匹配。对某一确定的协议进行匹配时，先向协议所对应的数据 总线上发送一组特定的校验码，在发送的同时，从总线上读取信号，将读取到的信号和发送 出去的信号进行比对，如果相同，则可以认为匹配成功。 在本实施例中，接口设备11可为ELM327型芯片。图4为ELM327型芯片的内部结 构图，ELM327芯片通过修改传输数据波形将ODB信号转换成可以被汽车的电控单元(ECU) 所识别的ASCI I字符，从而实现上位机通过标准串口和车辆进行通讯。请参见图5与图6，图 5为ELM327型芯片的电路设计图，其中MCP2551芯片是高速CAN通讯收发器，其可将CAN通 讯模式转化成RS232的通讯模式；图6为图5中ELM327芯片引脚的定义图。另外，MCP2551 芯片的引脚1 8的名称分别为TXD、 Vss、 VDD、 RXD、 UKEF、 CANL、 CANH及Rs。 请再次参见图1，总控单元12的处理器121可为ATmegal6单片机。ATmegal6单 片机包括具有输入捕获功能的16位定时器/计数器。ATmegal6单片机可以捕获外部事件， 并为其赋予时间标记以说明此事件的发生时刻。 请参见图7，数据采集/分析模块122包括串行通信次模块1221、请求/应答次模 块1222、数据分析次模块1223、主控/输出次模块1224。请参见图8，串行通信次模块1221 与请求/应答次模块1222间可以实现信号的相互传输。 串行通信次模块1221用于串行端口初始化，即对通讯双方的通讯参数进行必要 设置，从而实现串行通讯的正常运行。需要初始化的主要参数为数据的传输速度、数据的发 送单位、起始及停止位和校验位的检查。 请求/应答次模块1222用于自动发送请求信号，并接收应答信号。请求/应答次 模块1222的功能包括自动发送请求信号功能、差错检验功能、数据存储功能和对已存储数 据读取的功能。 如图8所示，应答信号通过数据接口进入数据分析次模块1223，数据分析次模块 1223对所接收的应答信号数据进行编码转换，而获得用户理解的数据。然后，数据分析次 模块1223对编码所得的数据进行分析，判断其是否与理论值存在差异。如果存在差异，则 通过检测信号的有无及信号的变化范围和变化率对短路和断路等一些故障进行诊断，这 种方法被称为基于信号的诊断方法。例如，冷却水温度传感器的正常使用范围为-30°C IO(TC，工作时信号处理电路的输出电压在0. 3V 4. 5V范围内变化，如果此时汽车电控单 元检测到小于0. 3V或大于4. 5V的信号值，就可判断水温传感器信号系统出现了短路或断 路故障。 汽车故障实时提示系统100是基于故障码的基础上进行分析处理的，当汽车故障 实时提示系统100在监控过程中一旦发现故障码后，立即对涉及到故障码方面的传感器参 数进行查询，并与理论值进行对比分析，得到的故障原因以及处理建议，并将分析结果通过输出设备13输出。 主控/输出次模块1224用于控制输出设备13对分析结果的输出，输出设备13的 输出方式为文字输出或语音输出。语音输出的控制流程如图9所示，分析结果依次经过初 始化、确定文本长度、发送文本长度的高字节、发送文本长度的低字节、文本合成开始命令、 选择文本编码格式及依次发送待合成文本等步骤，最后通过语音输出。文字输出的控制流 程如图10所示，分析结果依次通过初始化、写数据及确定显示地址等步骤，最后由液晶显 示屏(LCD)显示输出。 请再次参见图l，输出设备13可包括语音播报模块131或屏幕显示模块132。语 音播报模块131通过语音播报方式、屏幕显示模块132通过文字显示方式输出分析结果， 语音播报具有实时性，文字显示具有持久性，两者相结合，可及时可靠地掌握故障的相关信 息，可以有效地提醒车主。 语音播报模块131用于语音输出数据采集/分析模块122分析得出的分析结果， 如故障码、处理建议等信息。语音播报模块131可为XF-S4240中文语音合成模块，XF-S4240 模块可通过UART、 SPI和I2C三种接口接收待合成的文本，直接合成为语音输出，在本实施 例中，XF-S4240模块通过SPI接口接收待合成的文本。XF-S4240模块输出的语音不能直接 驱动扬声器，XF-S4240模块和扬声器之间使用了音频功放电路，来放大音频信号，满足扬声 器的需求。语音播报模块131的电路图如图ll所示，图11中XF-S4240模块的引脚名称及 功能描述请参见图12。 屏幕显示模块132用于显示数据采集/分析模块122分析得出的分析结果，其可 以采用ST7920驱动芯片，其内部自带中文字库。屏幕显示模块132采用的是8位并行接口 方式和单片机进行通讯。屏幕显示模块132的液晶显示器为蓝底白字，背景光可调。屏幕 显示模块132的电路图如图13所示。 综上所述，本实用新型实施例的汽车故障实时提示系统100可具有以下的优点 1、汽车故障实时提示系统100可在汽车运行状态下能够对汽车电控单元的数据 和控制参数进行访问。 2、对汽车进行故障诊断，读取其故障码。 3、能够对故障产生的原因进行分析，并给出实时的故障提示、应急措施以及具体 的修理建议和指导，减少车主损失。 4、能及时的采用语音和文字将故障分析结果告知车主。 5、成本较低，随车安装，适合普通车主。 另外，本领域技术人员还可在本实用新型精神内做其它变化，当然，这些依据本实 用新型精神所做的变化，都应包含在本实用新型所要求保护的范围内。
权利要求一种汽车故障实时提示系统，其用于与车载诊断系统连接通讯，其特征在于该汽车故障实时提示系统包括接口设备、总控单元和输出设备；该总控单元包括处理器与数据采集/分析模块，且该处理器分别与该接口设备及该输出设备电性连接；使用时，该接口设备连接于该车载诊断系统，该总控单元接收的来自用户的请求信号由该接口设备转换和重新编码并传输给该车载诊断系统，该车载诊断系统输出的应答信号由该接口设备转换和重新编码并传输给该总控单元，该总控单元通过该数据采集/分析模块分析该应答信号得出分析结果，而该分析结果由该输出设备输出。
2. 如权利要求1所述的汽车故障实时提示系统，其特征在于该处理器为ATmegal6单 片机。
3. 如权利要求1所述的汽车故障实时提示系统，其特征在于该接口设备为ELM327型 心片。
4. 如权利要求1所述的汽车故障实时提示系统，其特征在于该接口设备还具有数据交换接口 ，且该数据交换接口为RS232接口 。
5. 如权利要求1所述的汽车故障实时提示系统，其特征在于该接口设备兼容K-Line 通讯方式、可变脉宽调制/脉冲宽度调制通讯方式及CAN-BUS通讯方式的编码。
6. 如权利要求1所述的汽车故障实时提示系统，其特征在于该车载诊断系统的信号 电平值高于该总控单元的信号电平值，该接口设备具有电气隔离功能。
7. 如权利要求1所述的汽车故障实时提示系统，其特征在于该数据采集/分析模块 包括串行通信次模块、请求/应答次模块、数据分析次模块、主控/输出次模块。
8. 如权利要求1所述的汽车故障实时提示系统，其特征在于该输出设备包括语音播报模块或屏幕显示模块。
专利摘要一种汽车故障实时提示系统，其用于与车载诊断系统连接通讯。汽车故障实时提示系统包括接口设备、总控单元和输出设备。总控单元包括处理器与数据采集/分析模块，且处理器分别与接口设备及输出设备电性连接。使用时，接口设备连接于车载诊断系统，总控单元接收的来自用户的请求信号由接口设备转换和重新编码并传输给车载诊断系统；车载诊断系统输出的应答信号由接口设备转换和重新编码并传输给总控单元，总控单元通过数据采集/分析模块分析应答信号得出分析结果，而分析结果由输出设备输出。上述汽车故障实时提示系统可对汽车进行实时的故障诊断，且其成本较低。
文档编号G05B23/02GK201497911SQ20092013486
公开日2010年6月2日 申请日期2009年8月18日 优先权日2009年8月18日
发明者付涛, 王兆海, 黄文伟, 黄炳华 申请人:深圳职业技术学院