基于手機藍牙的奧迪A4L發動機故障設置系統設計

劉陽 郭彬

摘要：本文所設計的系統由上位機（手機）和下位機（故障設置箱）組成，其中故障設置箱包含藍牙模塊、MCU和繼電器控制模塊三部分。手機APP生成故障設置指令，藍牙模塊接收故障設置指令并傳送給MCU，三極管9015再將MCU輸出的數字邏輯信號放大，觸發繼電器切斷信號，從而模擬故障發生。系統交互性好，可實現無線操控，具有一定的應用價值。

Abstract： The system is composed of upper computer （mobile phone） and lower computer （fault setting box）. The fault setting box includes Bluetooth module， MCU and relay control module. The mobile app generates the fault setting instruction， and the Bluetooth module receives the fault setting instruction and transmits it to the MCU. The triode 9015 amplifies the digital logic signal output by the MCU and triggers the relay cut-off signal to simulate the fault. The system has good interactivity， can realize wireless control， and has certain application value.

關鍵詞：實車;發動機;故障設置;藍牙

Key words： real car;engine;fault setting;bluetooth

中圖分類號：U472.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）11-0018-02

0? 引言

目前，職業院校在開展發動機故障診斷實訓教學中，多采用實訓臺架[1]。但是，汽車各系統總成之間不是孤立的，臺架所設置的故障并不能表征整車實際狀況，這使得教學和生產實際不能有效對接。因此，亟需開發貼近生產一線的發動機故障檢測診斷實訓設備。借助手機藍牙功能，在不拔插任何插頭情況下，就可無線設置并生成故障。

1? 系統構成

如圖1所示，實訓時，將故障設置箱串接在發動機ECU與原車線束之間;通過手機藍牙無線遙控功能，控制信號的通斷，模擬故障的發生。同時為了方便發動機電信號的檢測，系統可接入信號檢測箱。

2? 故障設置箱設計

2.1 故障設置箱構成和原理

系統由上位機（手機）和下位機（故障設置箱）構成。如圖2所示，故障設置箱由藍牙模塊、MCU和繼電器控制模塊三部分組成[2]。其中，藍牙模塊選用HC-05藍牙串口通信模塊;考慮到發動機要設置的故障點較多，MCU選用STC8A8K64S4A12。故障設置箱收到故障設置指令信號后，經過MCU的處理，繼電器控制模塊通過三極管9015的放大作用，控制繼電器切斷信號，從而產生故障。

2.2 單片機和藍牙串口模塊

如圖3所示，單片機選用STC8A8K64S4A12。芯片內部資源非常豐富，64K Flash、支持IAP，Flash未用區域作為EEPROM，8K 字節RAM，四串口，帶15 路12Bit ADC，8 路PWM，內置了I2C、SPI，IO 接口多達60個。

系統選用的HC-05（圖4）為主從一體藍牙串口模塊，但故障設置箱采用從機接收模塊。該模塊集成CSR公司BC41713B藍牙V2.0芯片、內置8MBits Flash存儲芯片以及外置2.4GHz藍牙天線等。

藍牙模塊與單片機之間的連接示意圖如圖5所示。單片機P5.2和P5.3口分別連接與藍牙模塊的RXD和TXD。由于系統是采用AT指令集方式來實現所有藍牙模塊的功能，所以在設計時需要對其進行一些控制設置，這樣才可以使得單片機能夠通過代碼控制繼電器，藍牙模塊與單片機之間通信連接流程如圖6所示。

2.3 繼電器控制模塊

單片機I/O口直接驅動繼電器的能力很弱，須增加三極管，以擴充輸出能力[3]。當STC8A8K64S4A12單片機的引腳為低電平輸出時，三極管8550能放大電流并導通，使得常閉觸點開關斷開，傳感器或執行器所在線路斷開，故障產生?？紤]到故障設置箱的制造便利性，直接選用市場上4塊16路的繼電器控制模塊（三極管驅動并帶光耦隔離）。

3? 軟件設計

3.1 手機藍牙與HC-05藍牙模塊通信系統設計

3.1.1 藍牙授權

在AndroidManifest.xml文件中，需要系統對藍牙進行授權，這包含獲得默認藍牙適配器和啟動藍牙適配器兩種情況。

3.1.2 藍牙的支持、打開、搜索、配對及連接

首先判斷是否支持藍牙，這是因為只有當默認適配器不為空時，系統才支持藍牙;然后進行藍牙打開的確認，考慮到用戶方便性，手機在故障設置APP啟動的時候，要求系統能夠自動打開藍牙;接著開始搜索故障設置箱，搜索到目標設備后，通過廣播的形式，將目標設備信息發送至mainctivity函數中，并對設備信息進行解析;最后進行藍牙的配對，通過給ListView添加點擊事件，保證手機藍牙和故障設置箱之間連接，實現兩者之間的數據傳輸通信。

3.2 手機端故障設置界面設計

藍牙互聯成功后，進入故障設置界面（圖7），點擊所要想設置的那個故障對應的按鈕，按鈕由綠變灰，表示故障設置操作完成。

4? 實驗與驗證

通過手機APP，選擇擬設置的故障，藍牙通訊將指令發送至故障設置箱，相關信號切斷，故障產生。驗證時，進入奧迪ODIS故障診斷系統，查閱故障代碼，并分析異常數據[4]，結合已發生的故障現象，確定故障已成功設置。

5? 結語

綜上所述，系統利用手機藍牙功能，在不破壞原車線束的基礎上，無線完成設置故障。系統交互性好，擴展性強，裝置攜帶方便，具有一定的推廣意義。

參考文獻：

[1]陳加國，周立，張書慧.汽車發動機電控系統實訓臺的研究與制作[J].南京工業職業技術學院學報，2012，12（04）：39-41.

[2]林志謀.一種基于手機藍牙的智能家居系統設計[J].順德職業技術學院學報，2017，15（01）：10-12.

[3]王薇.淺談51單片機IO引腳驅動能力[J].電腦知識與技術，2014，10（09）：2159-2160，2163.

[4]一汽-大眾汽車有限公司.ODIS車輛診斷系統操作方法官方使用手冊[EB/OL].（2019.06.04）2020.04.12.https：//max.book118.com/html/2019/0603/8030070100002026.shtm.