基于C8051F020單片機的汽車故障診斷儀的研究

圖 4 串行總線接口電路

　　2.5 鍵盤顯示及存儲器電路

　　本設計主鍵盤采用4X4鍵盤輸入模塊，其驅動模塊采用的是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可構成4×4鍵盤矩陣；SK5278的16鍵鍵盤控制器內含去抖動處理電路，因而可直接輸出鍵值，并采用串行方式與單片機或微處理器進行接口。系統(tǒng)設計的功能鍵采用中段方式輸入，整個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，當有任意鍵按下時，即產生中段，CPU執(zhí)行相應的中段子程序，若沒有健按下時，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點陣的中文圖文液晶圖形顯示器模塊。該模塊的內部由于含有國標一級簡體字庫，使得漢字的顯示異常方便；同時，該模塊與單片機的硬件接口除數據總線外，僅使用了REQ/BUSY兩根握手信號線，簡化了與單片機的硬件接口電路設計。上述特點對軟件、硬件資源均十分緊張的單片機系統(tǒng)來說是十分重要的。

　　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)行起信息等一些數據信息，需要較大的存儲空間。因此，系統(tǒng)擴展了一片大容量的8Mbit的FLASH存儲器AT45DB081 。

　　3、系統(tǒng)的軟件設計

　　本系統(tǒng)的軟件采用模塊化的設計方法，整個程序包括主程序、初始化程序、定時器中斷程序、診斷協(xié)議程序、串行通訊程序、鍵盤顯示程序、存儲器讀寫程序。所有的程序均采用C語言編寫，可以很方便的調試和下載程序代碼。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單片機系統(tǒng)的初始化、設置系統(tǒng)時鐘和功能寄存器，調用鍵盤處理程序，完成不同的功能，如根據不同的按鍵轉入相應的服務程序，完成不同的功能。

圖5系統(tǒng)的軟件設計流程圖

　　3.1 硬件抗干擾設計

　　(1) 系統(tǒng)設計中對電源電路及IC器件周圍配置適當的去耦電容濾波,系統(tǒng)中電源地線、MCU外圍電路地線、信號地線采用單點接地的方法可靠接地，以減少不等位電勢的干擾。

　　(2) 硬件濾波,此方法對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輸入電路中，可大大消弱高頻干擾信號。

　　(3) 印刷電路板設計時,數字電路與模擬電路隔離,數字的和模擬的僅在一點相連,有效地防止了數字電路對模信號的影響。

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

　　3.2 軟件抗干擾設計

　　(1)數字濾波。在軟件設計時,考慮了數字濾波程序的設計,有效地排除了隨機干擾。

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

　　(3)軟件看門狗。為防止程序運行進入死循環(huán),而不能被軟件陷井捕獲到,在系統(tǒng)軟件設計時,設計了“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、結論

　　本文以C8051F020單片機為核心開發(fā)了ECU故障診斷儀，該診斷儀能夠實現參數測量，在線故障診斷和執(zhí)行器測試等功能，具有結構簡單、成本低、體積小和性能可靠等優(yōu)點，經實驗證明：該診斷儀工作穩(wěn)定，操作方便，抗干擾能力強。從而說明了該診斷儀軟硬件設計比較合理，具有廣闊的應用前景。是維修人員的地得力助手，完全具有生產應用的價值。