专利名称：一种车况监测和故障诊断装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车况监测和故障诊断装置，属于汽车电子设备技术领域。
背景技术：
现有的用于车况监测和故障诊断的装置，大多基于单片机进行设计，如《微机发展》Vol.13 No.7，July 2003，“基于CAN总线的HEV数据采集显示器的设计实现”一文中所公开的技术，其结构框图如图1所示，该系统以AT89C52单片机为中心进行设计，显示器接口为并口数据线，单片机发出显示命令，在屏幕上显示文字或图形。RS232接口用来与PC机进行通讯。该装置可以接受PC机的数据，也可以把自身的数据传入PC机中。AT89C52为ATMEL公司的单片机，它作为中央处理器，对数据进行计算和输入输出。RAM是数据存储单元。通过时钟单元，单片机可向驾乘人员提供时钟控制和显示的功能。CAN接口是作为该装置的车况信息来源，通过整车CAN网络，可获得车辆的各种状态参数。键盘接口则可以实现人机交互功能。该装置由于是基于单片机的设计，所使用的显示功能有限，只能显示一些简单的文字和规则图形；另外，单片机的处理、计算功能也十分有限。同时，设计采用键盘作为人机交互工具，不仅输入方式有限，而且在车载的应用条件下使用很不方便。
发明内容
本发明的目的是提出一种车况监测和故障诊断装置，采用以车载微机为中心的硬件结构，以实现在车载应用条件下的车况监测和故障诊断，并向驾驶员提供各种车况信息和故障诊断信息，方便地进行人机交互。
本发明提出的车况监测和故障诊断装置，包括(1)电源模块，用于对转接器、车载微机、触摸屏控制器和液晶屏变压控制器进行供电；(2)信号转接器，用于从车辆内部的控制器局域网总线上接收数据，并通过串口发送至车载微机；(3)信号输入装置，用于向车载微机输入控制信号；(4)液晶显示屏，用于接收车载微机的显示信号，显示车辆的状态参数和故障诊断结果；(5)液晶屏变压控制器，用于将电源模块提供的12伏直流电压转换为液晶屏所需的高压交流电；(6)车载微机，用于接受上述转接器和信号输入装置的输入信号，经处理后通过液晶显示屏显示车况信息和故障信息，并可通过扬声器进行声音提示，对状态参数和故障数据进行存储。
上述装置中的信号转接器包括单片机U0，用于接受来自控制器局域网的控制器芯片的信息，将其通过微机的串口发送给车载微机；控制器芯片U1，用于接收车辆控制器局域网上的信息，将其发送给单片机U0；两个光耦隔离器件U2和U3，用于增强控制器芯片收发信息时的抗干扰能力；收发器芯片U4，用于将控制器芯片U1的发送和接受信号的电压与控制器局域网总线电压之间实现转换；转换器U5，用于将单片机U0串口的TTL电压转换成车载微机串口的RS232电压；第一晶振器U6，用于向控制器芯片U1提供晶振信号；第二晶振器U7，用于向单片机U0提供晶振信号。
上述装置中信号输入装置可以为键盘，用于驾乘人员通过键盘向车载微机输入控制信号。也可以为触摸屏，用于驾乘人员点击触摸屏，向车载微机输入控制信号。
上述装置还可以包括扬声器，用于接收车载微机的声音信号，对车辆的状态和故障进行声音提示。
本发明提出的车况监测和故障诊断装置，使得车辆监测和诊断设备可以作为一个汽车电子设备被安装在车辆的仪表盘上，从而对传统的车辆仪表盘的功能起到很好地辅助作用，能够在行驶过程中，向驾乘人员提供驾驶信息。由于系统在WINDOWNS-CE平台下设计，可以更方便的实现各种人机交互功能。
图1为已有的车况监测和故障诊断装置的结构框图。
图2为本发明提出的车况监测和故障诊断装置结构框图。
图3为信号转接器的电路原理图。
具体实施例方式
本发明的装置，其结构框图如图2所示，其中的电源模块为常用的宽电压输入的直流电平转换模块。由于车载条件下只能使用12V的蓄电池电平供电，通过电源模块，可以得到稳定的12伏和5伏的电压，对转接器、车载微机、触摸屏控制器和液晶屏变压控制器进行供电。
本装置中的信号转接器实现控制器局域网与串口信号之间的信号转接，它可以从车辆内部的控制器局域网总线上接受数据，然后通过串口发送给车载微机。图3为信号转接器的电路原理图。其中，U0为ATEML公司生产的型号为AT89C51的单片机，它接受来自控制器局域网控制器芯片的信息，将其通过串口发送给车载微机。U1为飞利浦公司生产的型号为SJA1000的芯片，它的功能是接受车辆控制器局域网上的信息，将其发送给U0(AT89C51)。U2和U3是两个光耦隔离器件，型号为6N137，其作用是增强SJA1000芯片收发CAN信息的抗干扰能力。U4为控制器局域网的收发器芯片，飞利浦公司生产，型号为82C250，其功能是将SJA1000的发送和接受信号的电压和控制器局域网总线电压进行转换。U5的功能是将单片机串口的电压转换成车载微机串口的电压。型号为MAX232，MAXIM公司生产。U6为普通4脚晶振，为16MHz，向SJA1000芯片提供晶振信号。U7为普通4脚晶体振，为11.0592MHz，向AT89C51提供晶振信号。J1为控制器局域网接头，J2为串口接头。J3为扩展接口。J4为电源接口。
本发明装置中的信号输入装置，用于向车载微机输入控制信号，可以是触摸屏或键盘。触摸屏可以实现人机交互，驾乘人员通过点击屏，并通过触摸屏控制器实现操作命令的输入。该触摸屏从广州华意公司购买，型号为EEH。触摸屏控制器的作用是接受触摸经人手指触摸而产生的电信号，然后将其发送给车载微机，车载微机根据该信号可判断手指点触摸的位置。触摸屏控制器从广州鑫顺光电公司购买，型号为ETB-PB-029C。键盘是一个选装的输入装置，可以接受输入信号，辅助触摸屏实现人机交互。键盘可以采用普通PC键盘，也可采用带键盘控制器的薄膜键盘。
液晶显示屏(以下简称LCD)的作用是向驾乘人员显示车辆的各种状态参数和故障诊断的结果。它是640×480象素的分辨率，通过LCD数据线和车载微机相连。液晶显示屏从韩国LG公司购买，型号为LPV064V2。
液晶屏变压控制器将电源模块提供的12伏直流电压转换为液晶屏所需要的高压交流电。该模块从日本春田公司购买，型号为TP1-01-0110。
车载微机的作用是接受从转接器、触摸屏控制器和键盘的输入信号，经计算、处理后通过液晶显示屏显示车况信息和故障信息，并可通过扬声器进行声音提示，同时，还可以对数据进行永久性的存储记录。车载微机和一般单片机相比功能强大的多，由于它采用WINDOWNS-CE操作系统，使得开发更加容易，功能更加完全，除了现有的这些部件，还可以根据实际需要，扩展USB设备以及车载娱乐设施等。本装置采用的车载微机从台湾研华公司购买，型号为PCM5820。
本装置中的车载微机为嵌入式车载微机，与普通的台式个人电脑不同，使用微软公司的WINDOWS CE操作系统。
本发明装置还可以包括扬声器，采用功率为2W的普通扬声器即可，直接连接到车载微机上。
权利要求
1.一种车况监测和故障诊断装置，其特征在于该装置包括(1)电源模块，用于对转接器、车载微机、触摸屏控制器和液晶屏变压控制器进行供电；(2)信号转接器，用于从车辆内部的控制器局域网总线上接收数据，并通过串口发送至车载微机；(3)信号输入装置，用于向车载微机输入控制信号；(4)液晶显示屏，用于接收车载微机的显示信号，显示车辆的状态参数和故障诊断结果；(5)液晶屏变压控制器，用于将电源模块提供的12伏直流电压转换为液晶屏所需的高压交流电；(6)车载微机，用于接受上述转接器、信号输入装置的输入信号，经处理后通过液晶显示屏显示车况信息和故障信息，并通过扬声器进行声音提示，对状态参数和故障数据进行存储。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于其中所述的信号转接器包括单片机U0，用于接受来自控制器局域网的控制器芯片的信息，将其通过串口发送给车载微机；控制器芯片U1，用于接收车辆控制器局域网上的信息，将其发送给单片机U0；两个光耦隔离器件U2和U3，用于增强控制器芯片收发信息时的抗干扰能力；收发器芯片U4，用于将控制器芯片U1的发送和接受信号的电压与控制器局域网总线电压之间实现转换；转换器U5，用于将单片机U0串口的电压转换成车载微机串口的电压；第一晶振器U6，用于向控制器芯片U1提供晶振信号；第二晶振器U7，用于向单片机U0提供晶振信号。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于其中所述的信号输入装置为键盘，用于驾乘人员通过键盘向车载微机输入控制信号。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于其中所述的信号输入装置为触摸屏，用于驾乘人员点击触摸屏，向车载微机输入控制信号。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述的车载微机为嵌入式车载微机。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于还包括扬声器，用于接收车载微机的声音信号，对车辆的状态和故障进行声音提示。
全文摘要
本发明涉及一种车况监测和故障诊断装置，属于汽车电子设备技术领域。该装置包括电源模块，用于对装置中的各模块进行供电；信号转接器，用于从车辆内部的控制器局域网总线上接收数据，并通过串口发送至车载微机；信号输入装置，用于向车载微机输入控制信号；液晶显示屏，用于接收车载微机的显示信号；液晶屏变压控制器，用于为液晶屏供电；车载微机，用于接受转接器等的输入信号，经处理后通过液晶显示屏显示车况信息和故障信息，并可通过扬声器进行声音提示，对状态参数和故障数据进行存储。本发明的装置，使得车辆监测和诊断设备可以作为一个汽车电子设备安装在车辆的仪表盘上，能够在行驶过程中，向驾乘人员提供驾驶信息。
文档编号G07C5/00GK1581237SQ200410037968
公开日2005年2月16日 申请日期2004年5月18日 优先权日2004年5月18日
发明者杨殿阁, 连小珉, 罗禹贡, 卜健, 杨扬, 郑四发, 李克强 申请人:清华大学