Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

---------------  ---------------

Đồ Án Tốt Nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 1 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................... 5

1. MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI .................................................................................................. 6

1.1. Đặt vấn đề ........................................................................................................... 6

1.2. Mục tiêu và nhiệm vụ.......................................................................................... 7

2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ LINH KIỆN THIẾT KẾ BỘ GIAO TIẾP ....................... 7

2.1. Giới thiệu khái quát về họ vi điều khiển 8051 .................................................... 7

2.1.1. Cấu trúc vi điều khiển P89V51RD2 ................................................................ 8

2.1.2. Chức năng các chân ..................................................................................... 9

2.1.3. Tổ chức bộ nhớ của bộ vi điều khiển 8951 ................................................ 12

2.1.4. Các thanh ghi chức năng đặc biệt ( SFR ) ................................................. 14

2.1.5. Hoạt động của bộ định thời và các ngắt ......................................................... 19

2.1.5.1. Hoạt động của định thời .......................................................................... 19

2.1.5.2. Hoạt động ngắt ........................................................................................ 20

2.2. Bộ chuyển đổi ADC .......................................................................................... 21

Giới thiệu vi mạch ADC0809 .............................................................................. 21

2.3. Giao tiếp LCD 16 x 2 và vi điều khiển P89V51RD2 ....................................... 25

2.3.1. Giới thiệu LCD 16 x 2 ............................................................................... 25

2.3.2. Phƣơng thức giao tiếp giữa LCD 16 x 2 và vi điều khiển P89V51RD2.... 26

3. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ .................................................................. 27

3.1. Sơ đồ cấu trúc và các khối chức năng của hệ thống điều khiển động cơ ......... 27

3.2. Các tín hiệu đầu vào .......................................................................................... 29

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 2 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

3.2.1.Cảm biến vị trí bƣớm ga ............................................................................. 29

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

3.2.2. Cảm biến nhệt độ nƣớc làm mát ................................................................ 30

3.2.3. Cảm biến nhiệt độ khí nạp ......................................................................... 32

3.2.4. Cảm biến ôxy ............................................................................................. 34

3.2.5. Cảm biến kích nổ ....................................................................................... 35

3.2.6. Cảm biến áp suất đƣờng ống nạp ............................................................... 37

3.2.7. Bộ tạo tín hiệu G và NE ............................................................................. 38

3.2.8. Tín hiệu STAR (máy khởi động) ............................................................... 39

3.3. Bộ điều khiển điện tử ........................................................................................ 39

3.3.1. Tổng quan .................................................................................................. 39

3.3.2. Cấu trúc ECU ............................................................................................. 40

3.4. Các tín hiệu điều khiển ..................................................................................... 44

3.4.1. Điều khiển đánh lửa ................................................................................... 44

3.4.1.1. Cơ bản về đánh lửa theo chƣơng trình ................................................ 44

3.4.1.2. Điều khiển chống kích nổ ................................................................... 46

3.4.1.3. Hiệu chỉnh góc đánh lửa theo các chế độ làm việc của động cơ ........ 47

3.4.2. Điều khiển kim phun .................................................................................. 50

3.4.2.1. Hoạt động của kim phun ..................................................................... 50

3.4.2.2. Sơ đồ mạch điện điều khiển kim phun ............................................... 51

3.4.2.3. Chức năng của ECU trong việc điều khiển kim phun ........................ 53

3.4.2.4. Sự hiệu chỉnh thời gian phun. ............................................................. 55

3.4.3. Điều khiển chế độ không tỉa (cầm chừng) và kiểm soát khí thải ............... 59

3.5. Hệ thống tự chuẩn đoán .................................................................................... 60

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 3 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

3.5.1. Tổng quan về hệ thống tự chuẩn đoán ....................................................... 60

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

3.5.2. Nguyên lý phát hiện lỗi .............................................................................. 61

3.5.3. Phƣơng pháp truy xuất mã lỗi .................................................................... 62

4. THIẾT KẾ MẠCH GIAO TIẾP VI ĐIỀU KHIỂN P89V51RD2 VÀ ECU ĐỘNG

CƠ ................................................................................................................................ 64

4.1. Cơ sở giao tiếp .................................................................................................. 64

4.2. Phƣơng án thiết kế ............................................................................................ 65

4.4. Sơ đồ mạch tổng thể của thiết bị hiển thị mã lỗi .............................................. 65

4.5. Giới thiệu động cơ thử nghiệm ......................................................................... 66

5. CHƢƠNG TRÌNH GIAO TIẾP ECU VÀ HIỂN THỊ MÃ LỖI LÊN LCD ........... 69

5.1. Lƣu đồ thuật toán .............................................................................................. 69

5.2. Chƣơng trình ..................................................................................................... 71

6. QUY TRÌNH CHẨN ĐOÁN ................................................................................... 82

7. KẾT LUẬN .............................................................................................................. 84

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 4 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................ 85

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

LỜI NÓI ĐẦU

Hệ thống phun xăng điện tử ngày càng đƣợc sử dụng rộng rãi nhằm mục đích

tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trƣờng. Trong quá trình học và thực tập em

đƣợc tìm hiểu về động cơ phun xăng điện tử, biết đƣợc nguyên lý phát hiện lỗi động

cơ. Trên một số xe, việc ECU phát hiện lỗi đƣợc thông báo cho ngƣời sử dụng thông

qua đèn báo. Việc này gây bất tiện cho ngƣời sử dụng và ngƣời kỹ thuật viên khi

muốn biết lỗi động cơ phải tra bảng mã lỗi của từng loại động cơ.

Thiết kế một thiết bị hiển thị lỗi của động cơ thay cho việc đọc lỗi bằng đèn báo,

hoặc thay thế cho thiết bị sẵn có trên thị trƣờng nhƣng giá quá cao, mà vẫn chính xác.

Em chọn đề tài: „„Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi

động cơ”

Qua đây em xin chân thành cám ơn đến thầy Phạm Quốc Thái và các thầy phụ

trách phòng thí nghiệm AVL đã tạo điều kiện cho em đƣợc tiếp xúc các mô hình thực

tế, tham khảo nhiều tài liệu quí trong thời gian thực tập và làm đồ án tốt nghiệp.

Mong muốn thiết kế một thiết bị đơn giản với nhiều chức năng nhƣng do thời gian

làm đề tài khá ngắn, nội dung đề tài có nhiều vấn đề phức tạp, sự thiếu thốn các thiết

bị đo, thiết bị kiểm tra, ngoài ra hạn chế trong việc thiết kế mạch điện tử cũng tạo ra

không ít khó khăn nên đề tài mới chỉ đƣợc kiểm tra trên động cơ TYOTA 4A-FE.

Trong quá trình thực hiện không thể tránh khỏi những sai sót mong các thầy

thông cảm và chỉ dẫn tạo điều kiện để em đƣợc hoàn thiện đề tài.

Em xin chân thành cảm ơn!

Đà nẵng, ngày 01 tháng 06 năm 2007

Sinh viên thực hiện

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 5 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

Lê Anh Nhật

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

1. MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI

1.1. Đặt vấn đề

Từ khi chiếc ô tô đầu tiên trên thế giới ra đời cho đến nay, ô tô đã trở thành một

phƣơng tiện vận chuyển cần thiết khó có gì thay thế đƣợc trong cuộc sống. Hiện nay,

so với các phƣơng tiện giao thông khác ô tô có vị trí vô cùng quan trọng và tỷ lệ hành

khách tham gia giao thông đƣờng bộ cao hơn so với các loại phƣơng tiện giao thông

khác.

Cùng với xu hƣớng phát triển về khoa học kỹ thuật công nghệ thì nền công

nghiệp ô tô cũng phát triển không ngừng. Từ những năm 80 của thế kỷ XX, công

nghệ điện tử đã đƣợc ứng dụng trên ô tô dần dần thay thế các cơ cấu điều khiển bằng

cơ khí. Qua nhiều thập niên điện tử trở thành một trong những nhân tố quan trọng

không thể thiếu đƣợc trên ô tô. Nó không những giúp động cơ ô tô điều khiển chính

xác hơn và còn làm giảm ô nhiểm môi trƣờng, tiết kiệm nhiên liệu, tăng công suất

động cơ.

Song song với việc hiện đại hoá chiếc ô tô ngày càng hoàn hảo hơn thì vấn đề

bảo trì, chẩn đoán, sửa chữa ngày càng phức tạp hơn. Với những chiếc ô tô hiện đại

hiện nay lƣợng dữ liệu điều khiển xe ngày càng nhiều. Vì vậy chẩn đoán sửa chữa

theo phƣơng pháp thủ công đã trở nên hết sức khó khăn. Do đó, để giúp cho ngƣời kỹ

thuật viên thực hiện tốt công việc chẩn đoán và sửa chữa các ô tô đời mới đã trang bị

hệ thống tự chuẩn đoán.

Cùng với xu thế của thế giới, ô tô ở Việt Nam đã ngày càng đƣợc sử dụng nhiều

hơn. Do đó điều kiện về kinh tế ngƣời sử dụng ở Việt Nam thƣờng sử dụng những xe

cũ nhập từ nƣớc ngoài về, mặc dù trên các xe có trang bị hệ thống tự chẩn đoán

nhƣng ở bộ phận hiển thị lỗi lại sử dụng đèn tín hiệu để báo lỗi. Với cách báo lỗi nhƣ

vậy gây khó khăn cho ngƣời kỹ thuật viên trong việc kiểm tra lỗi, và có khi là không

chính xác. Để đơn giản hơn cho ngƣời kỹ thuật viên trong việc đọc lỗi động cơ ta sử

dụng thiết bị hiển thị lỗi động cơ. Hiện nay đã có thiết bị này nhƣng giá cả khá đắt.

Trong khi đó chỉ với những thiết bị sẵn có trên thị trƣờng có thể tạo ra thiết bị có tính

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 6 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

năng tƣơng tự nhƣng với giá cả lại rẻ hơn rất nhiều.

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

1.2. Mục tiêu và nhiệm vụ

Đề tài: “Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động

cơ “ nhằm chế tạo một thiết bị hiển thị lỗi của động cơ bằng vi điều khiển đơn giản

với giá thành thấp nhƣng đảm bảo độ tin cậy.

Các bƣớc thực hiện:

- Tìm hiểu cấu trúc vi điều khiển

- Tìm hiểu ngôn ngữ lập trình

- Khảo sát hệ thống điều khiển động cơ

- Tìm hiểu về hệ thống tự chẩn đoán

- Thiết kế phần cứng bộ giao tiếp

- Lập trình vi điều khiển

2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ LINH KIỆN THIẾT KẾ BỘ GIAO TIẾP

2.1. Giới thiệu khái quát về họ vi điều khiển 8051

MCS-51 là một họ IC vi điều khiển do Intel phát triển và sản xuất. Các nhà sản

xuất IC khác nhƣ Siemens, Advanced Micro Devices,Fujitsu và Phillip đƣợc cấp phép

làm các nhà cuung cấp thứ hai cho các chip của họ MCS-51. Chip 8051 là bộ vi điều

khiển đầu tiên của họ vi điều khiển MCS-51, là một trong những bộ vi điều khiển

mạnh và linh hoạt nhất, đã trở thành bộ vi diều khiển hàng đầu trong những năm gần

đây

Đặc điểm và chức năng hoạt động của các IC họ MSC-51 hoàn toàn tƣơng tự

nhƣ nhau. Ở đây giới thiệu IC P89V51RD2 là một họ IC vi điều khiển do hãng

Philips Semiconductor sản xuất.

Các đặc điểm của P89V51RD2 đƣợc tóm tắt nhƣ sau :

- Khối xử lý trung tâm 80C51 chuẩn

- Hoạt động ở điện áp nguồn 5V từ tần số 0 MHz đến 40 MHz

- 64 KB EPROM bên trong với khả năng lập trình ngay trên hệ thống (ISP).

- 1024 Byte RAM nội.

- 4 Port xuất /nhập I/O 8 bit.

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 7 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

- Giao tiếp nối tiếp SPI và UART

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

- Dải đếm khả trình PCA với chức năng PWM, thu giữ và so sánh

- 3 bộ TIMER/COUNTER 16 bit

- 8 nguồn ngắt với 4 mức ƣu tiên

- 2 thanh ghi con trỏ dữ liệu DPTR

- Tƣơng thích mức logic TTL và CMOS

- 1 bộ WATCHDOG TIMER khả trình.

2.1.1. Cấu trúc vi điều khiển P89V51RD2

Sơ đồ khối

Hình 2.1: Sơ đồ khối kiến trúc bên trong P89V51RD2

Đơn vị xử lí trung tâm nhận trực tiếp xung từ bộ dao động, ngoài ra còn có khả

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 8 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

năng đƣa một tín hiệu giữ nhịp từ bên ngoài.

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

Chƣơng trình đang chạy có thể cho dừng lại nhờ một khối điều khiển ngắt ở bên

trong. Các nguồn ngắt có thể là: các biến cố ở bên ngoài, sự tràn bộ đếm định thời

hoặc cũng có thể là giao diện nối tiếp.

Ba bộ định thời 16 bit hoạt động nhƣ một bộ đếm.

Các cổng (port0, port1, port2, port3), sử dụng vào mục đích điều khiển. Ở cổng

3 có thêm các đƣờng dẫn điều khiển dùng để trao đổi với một bộ nhớ bên ngoài, hoặc

để đầu nối giao diện nối tiếp, cũng nhƣ các đƣờng ngắt dẫn bên ngoài.

Giao diện nối tiếp có chứa một bộ truyền và một bộ nhận không đồng bộ, làm

việc độc lập với nhau. Tốc độ truyền qua cổng nối tiếp có thể đặt trong dãy rộng và

đƣợc ấn định bằng một bộ định thời.

Trong vi điều khiển 8951 có hai thành phần quan trọng khác đó là bộ nhớ và

các thanh ghi :

+ Bộ nhớ gồm có bộ nhớ RAM và bộ nhớ ROM dùng để lƣu trữ dữ liệu và mã

lệnh.

+ Các thanh ghi sử dụng để lƣu trữ thông tin trong quá trình xử lí. Khi CPU làm

việc nó làm thay đổi nội dung của các thanh ghi.

2.1.2. Chức năng các chân

Mặc dù các thành viên của họ MSC-51 có nhiều kiểu đóng vỏ khác nhau,

chẳng hạn nhƣ hai hàng chân DIP (Dual In-Line Pakage) dạng vỏ dẹt vuông QFP

(Quad Flat Pakage) và dạng chíp không có chân đỡ LLC (Leadless Chip Carrier) và

đều có 40 chân cho các chức năng khác nhau nhƣ vào ra I/0, đọc , ghi , địa chỉ, dữ

liệu và ngắt. Tuy nhiên, vì hầu hết các nhà phát triển chính dụng chíp đóng vỏ 40

chân với hai hàng chân DIP, nên chúng ta cùng khảo sát Vi điều khiển với 40 chân

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 9 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

dạng DIP.

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

Hình 2.2: Sơ đồ chân P89V51RD2

Vi điều khiển 8951 có 32 trong 40 chân có chức năng nhƣ là các cổng I/O, trong

đó 24 chân đƣợc sử dụng với hai mục đích. Nghĩa là ngoài chức năng cổng I/O, mỗi

chân có công dụng kép này có thể là một đƣờng điều khiển của Bus địa chỉ hay Bus

dữ liệu hoặc là mỗi chân hoạt động mọt cách độc lập để giao tiếp với các thiết đơn bit

nhƣ là công tắc, LED, transistor…

a.Port0: là port có 2 chức năng, ở trên chân từ 32 đến 39 của MC 8951. Trong

các thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ ngoài, P0 đƣợc sử dụng nhƣ là những cổng

I/O. Còn trong các thiết kế lớn có yêu cầu một số lƣợng đáng kể bộ nhớ ngoài thì P0

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 10 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

trở thành các đƣờng truyền dữ liệu và 8 bit thấp của bus địa chỉ.

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

b. Port1: là một port I/O chuyên dụng, trên các chân 1-8 của MC8951. Chúng

đƣợc sử dụng với một múc đích duy nhất là giao tiếp với các thiết bị ngoài khi cần

thiết.

c. Port2: là một cổng có công dụng kép trên các chân 21 – 28 của MC 8951.

Ngoài chức năng I/O, các chân này dùng làm 8 bit cao của bus địa chỉ cho những mô

hình thiết kế có bộ nhớ chƣơng trình ROM ngoài hoặc bộ nhớ dữ liệu RAM có dung

lƣợng lớn hơn 256 byte.

d. Port3: là một cổng có công dụng kép trên các chân 10 – 17 của MC 8951.

Ngoài chức năng là cổng I/O, những chân này kiêm luôn nhiều chức năng khác nữa

liên quan đến nhiều tính năng đặc biệt của MC 8951, đƣợc mô tả trong bảng sau:

Bit Tên Chức năng chuyển đổi

P3.0 RXT Ngõ vào dữ liệu nối tiếp.

P3.1 TXD Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp.

P3.2 INT0\ Ngõ vào ngắt cứng thứ 0.

P3.3 INT1\ Ngõ vào ngắt cứng thứ 1.

P3.4 T0 Ngõ vào của TIMER/COUNTER thứ 0.

P3.5 T1 Ngõ vào của TIMER/COUNTER thứ 1.

P3.6 WR\ Tín hiệu ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài.

P3.7 RD\ Tín hiệu đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài.

e. PSEN (Program Store Enable): 8951 có 4 tín hiệu điều khiển, PSEN là tín

hiệu ra trên chân 29. Nó là tín hiệu điều khiển để cho phép truy xuất bộ nhớ

chƣơng trình mở rộng và thƣờng đƣợc nối đến chân OE (Output Enable) của

một EPROM để cho phép đọc các byte mã lệnh của chƣơng trình. Tín hiệu PSEN ở

mức thấp trong suốt phạm vi quá trình của một lệnh. Các mã nhị phân của chƣơng

trình đƣợc đọc từ EPROM qua bus và đƣợc chốt vào thanh ghi lệnh của 8951 để giải

mã lệnh. Khi thi hành chƣơng trình trong ROM nội PSEN sẽ ở mức cao.

f. ALE (Address Latch Enable ): Tín hiệu ra ALE trên chân 30 tƣơng hợp với

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 11 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

các thiết bị làm việc với các xử lý 8585, 8088. 8951 dùng ALE để giải đa hợp bus địa

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

chỉ và dữ liệu, khi port 0 đƣợc dùng làm bus địa chỉ/dữ liệu đa hợp: vừa là bus dữ liệu

vừa là byte thấp của địa chỉ 16 bit . ALE là tín hiệu để chốt địa chỉ vào một thanh ghi

bên ngoài trong nữa đầu của chu kỳ bộ nhớ. Sau đó, các đƣờng Port 0 dùng để xuất

hoặc nhập dữ liệu trong nữa sau chu kỳ của chu kỳ bộ nhớ.

Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chip và có

thể đƣợc dùng là nguồn xung nhịp cho các hệ thống. Nếu xung trên 8951 là 12MHz

thì ALE có tần số 2MHz. Chân này cũng đƣợc làm ngõ vào cho xung lập trình cho

EPROM trong 8951.

g. EA (External Access): Tín hiệu vào EA trên chân 31 thƣờng đƣợc nối lên

mức cao (+5V) hoặc mức thấp (GND). Nếu ở mức cao, 8951 thi hành chƣơng trình từ

ROM nội trong khoảng địa chỉ thấp (4K). Nếu ở mức thấp, chƣơng trình chỉ đƣợc thi

hành từ bộ nhớ mở rộng. Ngƣời ta còn dùng chân EA làm chân cấp điện áp 21V khi

lập trình cho EPROM trong 8951.

h. RST (Reset): Ngõ vào RST trên chân 9 là ngõ reset của 8951. Khi tín hiệu này

đƣợc đƣa lên mức cao (trong ít nhất 2 chu kỳ máy), các thanh ghi trong 8951 đƣợc

đƣa vào những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống.

i.OSC: 8951 có một bộ dao động trên chip, nó thƣờng đƣợc nối với thạch anh

giữa hai chân 18 và 19. Tần số thạch anh thông thƣờng là 12MHz.

j. POWER: 8951 vận hành với nguồn đơn +5V. Vcc đƣợc nối vào chân 40 và

Vss (GND) đƣợc nối vào chân 20.

2.1.3. Tổ chức bộ nhớ của bộ vi điều khiển 8951

8951 có bộ nhớ theo cấu trúc Harvard: có những vùng bộ nhớ riêng biệt cho

chƣơng trình và dữ liệu. Nhƣ đã nói ở trên, cả chƣơng trình và dữ liệu có thể ở bên

trong 8951, dù vậy chúng có thể đƣợc mở rộng bằng các thành phần ngoài lên đến tối

đa 64 Kbytes bộ nhớ chƣơng trình và 64 Kbytes bộ nhớ dữ liệu.

Bộ nhớ bên trong bao gồm ROM và RAM trên chip. RAM trên chip bao gồm

nhiều phần: phần lƣu trữ đa dụng, phần lƣu trữ địa chỉ hóa từng bit, các bank thanh

ghi và các thanh ghi chức năng đặc biệt.

RAM bên trong chip 8951 đƣợc phân chia nhƣ sau:

• Bank thanh ghi (00H – 1FH).

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 12 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

• RAM địa chỉ hóa từng bit (20H – 2FH).

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

• RAM đa dụng (30H – 7FH).

• Các thanh ghi chức năng đặc biệt (80H – FFH).

a. RAM đa dụng

Mọi địa chỉ trong vùng RAM đa dụng đều có thể đƣợc truy xuất tự do dùng

cách đánh địa chỉ trực tiếp hoặc gián tiếp. Ví dụ, để đọc nội dung ở địa chỉ 5FH của

RAM nội vào thanh ghi tích lũy lệnh sau sẽ đƣợc dùng :

MOV A, 5FH

Lệnh này di chuyển một byte dữ liệu dùng cách đánh địa chỉ trực tiếp để xác

định “địa chỉ nguồn” (5FH). Đích nhận dữ liệu đƣợc ngầm xác định trong mã lệnh là

thanh ghi tích lũy A.

RAM bên trong cũng có thể đƣợc truy xuất dùng cách đánh địa chỉ gián tiếp qua

R0 hay R1. Ví dụ, sau khi thi hành cùng nhiệm vụ nhƣ lệnh đơn ở trên :

MOV R0, #5FH

MOV A, @R0

Lệnh đầu dùng địa chỉ tức thời để di chuyển giá trị 5FH vào thanh ghi R0 và

lệnh thứ hai dùng địa gián tiếp để di chuyển dữ liệu “đƣợc trỏ bởi R0” vào thanh ghi

tích lũy.

b. RAM địa chỉ hóa từng bit

8951 chứa 210 bit đƣợc địa chỉ hóa, trong đó 128 bit là ở các địa chỉ byte 20H

đến 2FH, và phần còn lại trong các thanh ghi chức năng đặc biệt .

Ý tƣởng truy xuất từng bit riêng rẽ bằng phần mềm là một đặc tính tiện lợi của

vi điều khiển nói chung. Các bit có thể đƣợc đặt, xóa, AND, OR …với một lệnh đơn.

Đa số các vi xử lý khác đòi hỏi một chuổi lệnh để đạt đƣợc hiệu quả tƣơng tự. Hơn

nữa, các port I/0 cũng đƣợc địa chỉ từng bit làm đợn giản phần mềm xuất nhập từng

bit.

Có 128 bit đƣợc địa chỉ hóa đa dụng ở các byte 20H đến 2FH. Các địa chỉ này

đƣợc truy xuất nhƣ các byte hoặc các bit phụ thuộc vào lệnh đƣợc dùng.

Ví dụ, để đặt bit 67H, ta dùng lệnh sau : SETB 67H

Ở đây địa chỉ bit 67H là bit có trọng số lớn nhất (MSB) ở địa chỉ byte 2CH, lệnh

trên sẽ không tác động đến các bit khác của byte này.

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 13 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

c. Các bank thanh ghi

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

MCU 8951 cung cấp 32 byte thấp nhất của bộ nhớ dữ liệu nội là dành cho các

bank thanh ghi, 8 thanh ghi (RO đến R7) ở vị trí cuối cùng của RAM và theo mặc

định (sau khi Reset hệ thống) các thanh ghi này ở các địa chỉ 00H-07H, tiếp đó là

bank 1, bank 2 và bank 3. Lệnh sau đây sẽ đọc nội dung ở địa chỉ 05H vào thanh ghi

tích lũy:

MOV A, R5

Đây là lệnh một byte dùng địa chỉ thanh ghi. Tất nhiên, thao tác tƣơng tự có thể

đƣợc thi hành bằng lệnh 2 byte dùng địa chỉ trực tiếp nằm trong byte thứ hai:

MOV A, 05H

Các lệnh dùng các thanh ghi R0 đến R7 thì sẽ ngắn hơn và nhanh hơn các lệnh

tƣơng ứng dùng địa chỉ trực tiếp. Các giá trị dữ liệu đƣợc dùng thƣờng xuyên nên

dùng một trong các thanh ghi này.

Bank thanh ghi tích cực có thể chuyển đổi bằng cách thay đổi các bit chọn bank

thanh ghi trong từ trạng thái chƣơng trình (PSW). Giả sử rằng bank thanh ghi 3 đƣợc

tích cực, lệnh sau sẽ ghi nội dung của thanh ghi tích lũy vào địa chỉ 18H:

MOV R0, A

Ý tƣởng dùng các bank thanh ghi cho phép chuyển hƣớng chƣơng trình nhanh

và hiệu quả, từng phần riêng rẽ của phần mềm sẽ có một bộ thanh ghi riêng không

phụ thuộc vào các phần khác.

2.1.4. Các thanh ghi chức năng đặc biệt ( SFR )

Các thanh ghi nội của 8951 đƣợc truy xuất ngầm định bởi tập lệnh. Ví dụ lệnh

“INC A” sẽ tăng nội dung của thanh ghi tích lũy A lên 1. Tác động này đƣợc ngầm

định trong mã lệnh.

Các thanh ghi trong 8951 đƣợc định dạng nhƣ một phần của RAM trên chip. Vì

vậy mỗi thanh ghi sẽ có một địa chỉ (ngoại trừ thanh ghi trực tiếp, sẽ không có lợi khi

đặt chúng vào trong RAM trên chip). Đó là lý do để 8951 có nhiều thanh ghi. Cũng

nhƣ R0 đến R7, có 21 thanh ghi chức năng đặc biệt (SFR: Special Function Register)

ở vùng trên của RAM nội, từ địa chỉ 80H đến FFH. Chú ý rằng hầu hết 128 địa chỉ từ

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 14 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

80H đến FFH không đƣợc định nghĩa, chỉ có 21 địa chỉ SFR là đƣợc định nghĩa.

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

Ngoại trừ thanh ghi tích lũy (A) có thể đƣợc truy xuất ngầm nhƣ đã nói, đa số

các SFR đƣợc truy xuất dùng địa chỉ trực tiếp. Chú ý rằng một vài SFR có thể đƣợc

địa chỉ hóa bit hoặc byte. Trongi thiết kế phải thận trọng khi truy xuất bit và byte.

Ví dụ lệnh sau:

SETB 0E0H

Sẽ set bit 0 trong thanh ghi tích lũy, các bit khác không thay đổi. Ta thấy rằng

E0H đồng thời là địa chỉ byte của thanh ghi tích lũy và là địa chỉ bit có trọng số nhỏ

nhất trong thanh ghi tích lũy. Vì lệnh SETB chỉ tác động trên bit, nên chỉ có địa chỉ

bit là có hiệu quả.

Từ trạng thái chƣơng trình (PWS)

+ Cờ nhớ (CY) có công dụng kép. Thông thƣờng nó đƣợc dùng cho các lệnh

toán học: nó sẽ đƣợc set nếu có một số nhớ sinh ra bởi phép cộng hoặc có một số

mƣợn phép trừ . Ví dụ, nếu thanh ghi tích lũy chứa FFH, thì lệnh sau:

ADD A, #1

Sẽ trả về thanh ghi tích lũy kết qủa 00H và set cờ nhớ trong PSW.

Cờ nhớ cũng có thể xem nhƣ một thanh ghi 1 bit cho các lệnh luận lý thi hành

trên bit. Ví dụ, lệnh sẽ AND bit 25H với cờ nhớ và đặt kết qủa trở vào cờ nhớ:

ANL C, 25H

+ Cờ nhớ phụ AC :

Khi cộng các số BCD, cờ nhớ phụ (AC) đƣợc set nếu kết qủa của 4 bit thấp

trong khoảng 0AH đến 0FH. Nếu các giá trị cộng đƣợc là số BCD, thì sau lệnh cộng

cần có DA A ( hiệu chỉnh thập phân thanh ghi tích lũy) để mang kết qủa lớn hơn 9 trở

về giá trị đúng .

+ Cờ zero F0: Cờ F0 là một bit cờ đa dụng dành các ứng dụng của ngƣời

dùng.

+ Các bit chọn bank thanh ghi

Các bit chọn bank thanh ghi (RS0 và RS1) xác định bank thanh ghi đƣợc tích

cực. Chúng đƣợc xóa sau khi reset hệ thống và đƣợc thay đổi bằng phần mềm nếu

cần. Ví dụ, ba lệnh sau cho phép bank thanh ghi 3 và di chuyển nội dung của thanh

ghi R7 (địa chỉ byte 1FH) đến thanh ghi tích lũy:

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 15 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

SETB RS1

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

SETB RS0

MOV A, R7

Khi chƣơng trình đƣợc hợp dịch các địa chỉ bit đúng đƣợc thay thế cho các ký

hiệu “RS1” và “RS0”. Vậy lệnh SETB RS1 sẽ giống nhƣ lệnh SETB 0D4H.

+ Cờ Tràn

Cờ tràn (0V) đƣợc set một lệnh cộng hoặc trừ nếu có một phép toán bị tràn. Khi

các số có dấu đƣợc cộng hoặc trừ với nhau, phần mềm có thể kiểm tra bit này để xác

định xem kết qủa của nó có nằm trong tầm xác định không. Khi các số không dấu

đƣợc cộng, bit 0V có thể đƣợc bỏ qua. Các kết qủa lớn hơn +127 hoặc nhỏ hơn –128

sẽ set bit 0V.

b.Thanh ghi B

Thanh ghi B ở địa chỉ F0H đƣợc dùng cùng với thanh ghi tích lũy A cho các

phép toán nhân và chia. Lệnh MUL AB sẽ nhân các giá trị không dấu 8 bit trong A và

B rồi trả về kết qủa 16 bit trong A (byte thấp) và B (byte cao). Lệnh DIV AB sẽ chia

A cho B rồi trả về kết qủa nguyên trong A và phần dƣ trong B. Thanh ghi B cũng có

thể đƣợc xem nhƣ thanh ghi đệm đa dụng. Nó đƣợc địa chỉ hóa từng bit bằng các địa

chỉ bit F0H đến F7H.

c. Con trỏ ngăn xếp

Con trỏ ngăn xếp (SP) là một thanh ghi 8 bit ở địa chỉ 81H. Nó chứa địa chỉ của

byte dữ liệu hiện hành trên đỉnh của ngăn xếp. Các lệnh trên ngăn xếp bao gồm các

thao tác cất dữ liệu vào ngăn xếp và lấy dữ liệu ra khỏi ngăn xếp. Lệnh cất dữ liệu

vào ngăn xếp sẽ làm tăng SP trƣớc khi ghi dữ liệu, và lệnh lấy dữ liệu ra khỏi ngăn

xếp sẽ đọc dữ liệu và làm giảm SP. Ngăn xếp của 8951 đƣợc

giữ trong RAM nội và đƣợc giới hạn các địa chỉ có thể truy xuất bằng địa chỉ

gián tiếp. chúng là 128 byte đầu của 8951.

Để khởi động lại SP với ngăn xếp bắt đầu tại 60H, các lệnh sau đây đƣợc dùng:

MOV SP, #5FH

Trên 8951ngăn xếp bị giới hạn 32 byte vì địa chỉ cao nhất của RAM trên chip là

7FH. Sở dĩ dùng giá trị 5FH vì SP sẽ tăng lên 60H trƣớc khi cất byte dữ lệu đầu tiên.

Ngƣời thiết kế có thể chọn không phải khởi động lại con trỏ ngăn xếp mà để nó

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 16 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

lấy giá trị mặc định khi reset hệ thống. Giá trị măc định đó là 07H và kết qủa là ngăn

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

đầu tiên để cất dữ liệu có địa chỉ 08H. Nếu phần mềm ứng dụng không khởi động lại

SP, bank thanh ghi 1 (có thể cả 2 và 3) sẽ không dùng đƣợc vì vùng RAM này đã

đƣợc dùng làm ngăn xếp.

Ngăn xếp đƣợc truy xuất trực tiếp bằng các lệnh PUSH và POP để lƣu giữ tạm

thời và lấy lại dữ liệu hoặc đƣợc truy xuất ngầm bằng các lệnh gọi chƣơng trình con

(ACALL, LCALL) và các lệnh trở về (RET, RETI) để cất và lấy lại bộ đếm chƣơng

trình.

d. Con trỏ dữ liệu

Con trỏ dữ liệu (DPTR) đƣợc dùng để truy xuất bộ nhớ ngoài, đây là một thanh

ghi 16 bit ở địa chỉ 82H (byte thấp) và 83H (byte cao). Ba lệnh sau sẽ ghi 55H vào

RAM ngoài ở địa chỉ 1000H:

MOV A, #55H

MOV DPTR, #1000H

MOVX @DPTR, A

Lệnh đầu tiên dùng địa chỉ tức thời để tải dữ liệu 55H vào thanh ghi tích lũy,

lệnh thứ hai cũng dùng địa chỉ tức thời, lần này để tải dữ liệu 16 bit 1000H vào con

trỏ dữ liệu. Lệnh thứ ba dùng địa chỉ gián tiếp để di chuyển dữ liệu trong A (55H) đến

RAM ngoài ở địa chỉ đƣợc chứa trong DPTR (1000H).

e. Các thanh ghi port xuất nhập

Các port của 8951 bao gồm Port 0 ở địa chỉ 80H, Port 1 ở địa chỉ 90H, Port 2 ở

địa chỉ A0H và Port 3 ở địa chỉ B0H. Tất cả các Port đều đƣợc địa chỉ hóa từng bit.

Điều đó cung cấp một khả năng giao tiếp thuận lợi.

f. Các thanh ghi timer

8951 chứa 2 bộ định thời đếm 16 bit đƣợc dùng trong việc định thời hoặc đếm

sự kiện. Timer 0 ở địa chỉ 8AH (TL0: byte thấp) và 8CH (TH0: byte cao). Timer 1 ở

địa chỉ 8BH (TL1:byte thấp) và 8DH (TH1: byte cao).

Việc vận hành timer đƣợc set bởi thanh ghi Timer Mode (TMOD) ở địa chỉ 89H

và thanh ghi điều khiển timer (TCON) ở địa chỉ 88H. Chỉ có TCON đƣợc địa chỉ hóa

từng bit.

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 17 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

g. Các thanh ghi port nối tiếp

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

8951 chứa một port nối tiếp trên chip dành cho việc trao đổi thông tin với các

thiết bị nối tiếp nhƣ máy tính, modem hoặc cho việc giao tiếp với các IC khác có giao

tiếp nối tiếp (có bộ chuyển đổi A/D, các thanh ghi dịch..). Một thanh ghi gọi là bộ

đệm dữ liệu nối tiếp (SBUF) ở địa chỉ 99H sẽ giữ cả hai dữ liệu truyền và nhận. Khi

truyền dữ liệu thì ghi lên SBUF, khi nhận dữ liệu thì đọc từ SBUF. Các mode vận

hành khác nhau đƣợc lập trình qua thanh ghi điều khiển port nối tiếp (SCON) đƣợc

địa chỉ hóa từng bit ở địa chỉ 98H.

h. Các thanh ghi ngắt

8951 có cấu trúc 5 nguồn ngắt, 2 mức ƣu tiên. Các ngắt bị cấm sau khi reset hệ

thống và sẽ đƣợc cho phép bằng việc ghi vào thanh ghi cho phép ngắt (IE) ở địa chỉ

8AH một giá trị phù hợp. Cả hai thanh ghi đƣợc địa chỉ hóa từng bit.

 Lệnh reset

8951 đƣợc reset bằng cách giữ chân RST ở mức cao ít nhất trong 2 chu kỳ máy

và sau đó trả về mức thấp. RST có thể đƣợc kích khi cấp điện dùng một mạch R-C.

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 18 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

Hình 2.3: Mạch reset hệ thống

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

2.1.5. Hoạt động của bộ định thời và các ngắt

2.1.5.1. Hoạt động của định thời

Bộ định thời đƣợc sử dụng trong hầu hết các ứng dụng hƣớng điều khiển và

8051 với các bộ định thời trên chip không phải là trƣờng hợp ngoại lệ. 8051 có hai bộ

dịnh thời 16-bit, mỗi bộ có bốn chế độ hoạt động. Các bộ định thời dung để:

- Định thời gian trong một khoảng thời gian

- Đếm sự kiện

- Tạo tốc độ baud cho port nối tiếp của chip 8051

Hoạt động của một bộ định thời đơn giản đƣợc minh họa trong hình 2.1

Hình 2.4: Bộ định thời 3-bit

Bộ định thời 3-bit, mỗi tầng là một D.FF kích khởi cạnh âm hoạt động giống

nhƣ một mạch chia cho hai, do ta nối ngõ ra Q với ngõ vào D. Flipflop cờ đơn giản là

một mạch chốt D đƣợc SET bằng 1 bởi tầng cuối của bộ định thời. Giản đồ thời gian

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 19 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

ở hình 2.4 cho thấy tang thứ nhất (Q0) chia hai tần số xung clock, tầng thứ hai chia 4

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

tần số xung clock và v.v… Số đếm (count) đƣợc ghi ở dạng thập phân và đƣợc kiểm

tra dễ dàng bằng cách khảo sát trạng thái của 3 flipflop. Thí dụ số đếm là 4 xuất hiện

khi Q2=1, Q1=0, Q0=0 (410=1002 ). Các flipflop ở hình 2.4 là các llipflop tác động

cạnh âm (nghĩa là ngõ ra Q của các flipflop đổi trạng thái theo cạnh âm của xung

clock). Khi số đếm tràn từ 1112 xuống 0002 có cạnh âm(1 0) làm cho trạng thái

của flipflop cờ đổi từ 0 lên 1 (ngõ vào D của flipflop này luôn ở logic 1)

2.1.5.2. Hoạt động ngắt

Một ngắt là sự xảy ra một điều kiện, một sự kiện nó gây ra treo tạm thời thời

chƣơng trình chính trong khi điều kiện đó đƣợc phục vụ bởi một chƣơng trình khác.

Các ngắt đóng một vai trò quan trọng trong thiết kế và cài đặt các ứng dụng vi

điều khiển. Chúng cho phép hệ thống đáp ứng bất đồng bộ với một sự kiện và

giải quyết sự kiện đó trong khi một chƣơng trình khác đang thực thi.

 Tổ chức ngắt 89S52:

Có các nguyên nhân sau: ngắt do bên ngoài, ngắt do bộ định thời, ngắt do port

nối tiếp và ngắt do bộ định thời thứ 3.

 Cho phép và cấm ngắt:

Mỗi nguồn ngắt đƣợc cho phép hoặc cấm ngắt qua một thanh ghi chức năng đặc

biệt có định địa chỉ IE (Interrupt Enable:cho phép ngắt) ở địa chỉ A8H.

Bảng: Thanh ghi IE

Ký hiệu Địa chỉ bit Mô tả Bit

IE.7 EA AFH Cho phép / Cấm toàn bộ

IE.6 - AEH Không đƣợc mô tả

IE.5 ET2 ADH Cho phép ngắt từ Timer 2 (8052)

IE.4 ES ACH Cho phép ngắt port nối tiếp

IE.3 ET1 ABH Cho phép ngắt từ Timer1

IE.3 EX1 AAH Cho phép ngắt ngoài 1

IE.1 ET0 A9H Cho phép ngắt từ Timer 0

IE.0 EX0 A8H Cho phép ngắt ngoài 0

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 20 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

Các loại cờ ngắt

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

 Các cờ ngắt:

Khi điều kiện ngắt xảy ra thì ứng với từng loại ngắt mà loại cờ đó đƣợc đặt lên

một để xác nhận ngắt.

Bảng : Các loại cờ ngắt.

Ngắt Thanh ghi SFR và vị trí bit Cờ

Bên ngoài 0 IE0 TCON.1

Bên ngoài 1 IE1 TCON.3

Timer 1 TF1 TCON.7

Timer 2 TF0 TCON.5

Port nối tiếp TI SCON.1

Port nối tiếp RI SCON.0

Do bộ định thời 2 TF2 T2CON.7

Do bộ định thời 2 EXF2 T2CON.6

Các loại cờ ngắt

 Ƣu tiên ngắt:

Mỗi một nguyên nhân ngắt đƣợc lập trình riêng rẽ để có một trong hai mức

ƣu tiên thông qua thanh ghi chức năng đặc biệt đƣợc định địa chỉ từng bit, thanh ghi

này có địa chỉ byte là 08BH.

Nếu có hai ngắt với mức ƣu tiên ngắt khác nhau xuất hiện đồng thời, ngắt có

mức ƣu tiên cao hơn sẽ đƣợc ngắt trƣớc.

Chỗi vòng: Nếu có hai ngắt có cùng ngắt ƣu tiên xuất hiện đồng thời, chuỗi vòng

sẽ xác định ngắt nào sẽ đƣợc phục vụ trƣớc. Chuỗi vòng này có thứ tự nhƣ sau: ngắt

ngoài 0, ngắt do bộ định thời 0. ngắt ngoài 1, ngắt do port nối tiếp, ngắt do bộ định

thời 2.

2.2. Bộ chuyển đổi ADC

Giới thiệu vi mạch ADC0809

Bộ ADC 0809 là một linh kiện CMOS tích hợp với một bộ chuyển đổi từ tƣơng

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 21 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

tự sang số 8 bit, bộ chọn 8 kênh và một bộ logic điều khiển tƣơng thích. Bộ chuyển

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

đổi AD 8 bit này dùng phƣơng pháp chuyển đổi xấp xỉ liên tiếp. Bộ chọn kênh có thể

truy xuất bất kỳ kênh nào trong các ngõ vào tƣơng tự một cách độc lập.

Hình 2.5: Sơ đồ chân vi mạch ADC 0809

Ý nghĩa các chân:

+ IN0 đến IN7 : 8 ngõ vào tƣơng tự.

+ A0, A1, A2 : giải mã chọn một trong 8 ngõ vào

+ D0 đến D7 : ngõ ra song song 8 bit

+ ALE : cho phép chốt địa chỉ

+ START : xung bắt đầu chuyển đổi

+ CLK : xung đồng hồ

+ VREF+ : điện thế tham chiếu (+)

: điện thế tham chiếu (-) + VREF -

: nguồn cung cấp + VCC

Các đặc điểm của ADC 0809:

+ Độ phân giải 8 bit

+ Tổng sai số chƣa chỉnh định ½ LSB; 1 LSB

+ Thời gian chuyển đổi: 100 s ở tần số 640 KHz

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 22 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

+ Nguồn cung cấp + 5V

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

+ Điện áp ngõ vào 0 - 5V

+ Tần số xung clock 10kHz - 1280 kHz + Nhiệt độ hoạt động - 40oC đến 85oC

+ Dễ dàng giao tiếp với vi xử lý hoặc dùng riêng

+ Không cần điều chỉnh zero hoặc đầy thang

Nguyên lý hoạt động:

ADC 0809 có 8 ngõ vào tƣơng tự, ngõ ra 8 bit, có thể chọn 1 trong 8 ngõ vào

tƣơng tự để chuyển đổi sang số 8 bit.

Các ngõ vào đƣợc chọn bằng cách giải mã.

Chọn 1 trong 8 ngõ vào tƣơng tự đƣợc thực hiện nhờ 3 chân A0, A1, A2 nhƣ

bảng trạng thái sau:

Ngõ vào được chọn A0 A1 A2

0 0 0 IN0

0 0 1 IN1

0 1 0 IN2

0 1 1 IN3

1 0 0 IN4

1 0 1 IN5

1 1 0 IN6

1 1 1 IN7

Sau khi kích xung start thì bộ chuyển đổi bắt đầu hoạt động ở cạnh xuống của

xung start, ngõ ra EOC sẽ xuống mức thấp sau khoảng 8 xung clock (tính từ cạnh

xuống của xung start). Lúc này bit có trọng số lớn nhất (MSB) đƣợc đặt lên mức 1, tất

cả các bit còn lại ở mức 0, đồng thời tạo ra điện thế có giá trị Vref/2, điện thế này

đƣợc so sánh với điện thế vào in.

+ Nếu Vin > Vref/2 thì bit MSB ở mức 1.

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 23 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

+ Nếu Vin < Vref/2 thì bit MSB vẫn ở mức 0.

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

Tƣơng tự nhƣ vậy bit kế tiếp MSB đƣợc đặt lên 1 và tạo ra điện thế có giá trị

Vref/4 và cũng so sánh với điện áp ngõ vào Vin. Quá trình cứ tiếp tục nhƣ vậy cho

đến khi xác định đƣợc bit cuối cùng. Khi đó chân EOC lên mức 1 báo cho biết đã kết

thúc chuyển đổi.

Trong suốt quá trình chuyển đổi chân OE đƣợc đặt ở mức 1, muốn đọc dữ liệu ra

chân OE xuống mức 0.

Trong suốt quá trình chuyển đổi nếu có 1 xung start tác động thì ADC sẽ ngƣng

chuyển đổi..

Mã ra N cho một ngõ vào tùy ý là một số nguyên:

Trong đó:

Vin: điện áp ngõ vào bộ so sánh.

Vref(+): điện áp tại chân VREF +

Vref(-): điện áp tại chân VREF -

Nếu chọn Vref(-) = 0 thì, N = 256. Vref(+) = Vcc = 5V

thì đầy thang là 256.

Giá trị bƣớc nhỏ nhất: 1 LSB = = 0,0196 V/byte

Áp vào lớn nhất của ADC 0809 là 5V.

● Thiết kê mạch dao động tạo xung Clock cho ADC 0809

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 24 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

Sử dụng mạch dao động dùng các cổng Not để tạo xung Clock cho ADC .

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

Hình 2.6 Mạch dao động cho ADC 0809

Tần số dao động của mạch là f = 1/(3.R.C)

Tần số dao động chuẩn là 600 KHz

=> 640 =1/(3.R.C)

Với R từ 100 đến vài K, ta chọn R = 330 

=> C = 1500 pF

2.3. Giao tiếp LCD 16 x 2 và vi điều khiển P89V51RD2

2.3.1. Giới thiệu LCD 16 x 2

LCD có 14 chân và 2 chân AK

- Trong 14 chân của LCD thi có: 8 chân dữ liệu D0 D7

- 3 chân điều khiển E, RS, R/W

- 3 chân nguồn Vss, Vdd< Vo

Chân E (enable): chân này cho IC 44780 biết là vi điều khiển dang liên lạc với

nó, mức tích cực la mức 1. Chân này dùng để điều khiển trạng thái đƣờng truyền dữ

liệu

Chân RS : báo cho LCD biết bƣớc sắp tới là hiển thị dữ liệu hay thực thi các

lệnh điều khiển( mức 0: lệnh , mức 1 : hiển thị dữ liệu)

Chân R/W : có tác dụng báo cho LCD biết là VDK muốn đọc hay ghi( 1: read, 0:

write)

Chắc các bạn sẽ thắc mắc là LCD dùng để ghi dữ liệu, tại sao lại cần đến đọc nữa.

Đọc dữ liệu cần thiết vì khi đọc dữ liệu từ LCD thì VDK mới biết lúc nào LCD thực

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 25 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

thi xong lênh mà nó gửi truớc đó để còn thực thi lệnh tiếp theo

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

Chân Vss, Vdd là chân nguồn ( Vss nối đất).Còn chân Vo là điều chỉnh độ tƣơng

phản , tức là độ sáng của LCD, để điều chỉnh độ tƣơng phản thì nối chân này với biến

trở 10k, một đầu nối dất một đầu nối với dƣơng nguôn

2.3.2. Phƣơng thức giao tiếp giữa LCD 16 x 2 và vi điều khiển P89V51RD2

Trƣớc khi làm việc với LCD chúng ta phải khởi tạo ban đầu cho nó

Các bƣớc khởi tạo giá trị ban đầu cho LCD (có 5 bƣớc)

+)Wait 100ms ( thời gian cấp nguồn cho LCD - the internal reset circuit))

+)Gừi mã lệnh 28h để thông báo cho LCD biết dùng 4 chân

+)Gửi tiếp mã lệnh 28h để khởi tạo ban đầu cho LCD chế độ dùng 4bit, 2

line,dot 5*8

+)Gửi mã lệnh 0EH để bật chế độ con , đây là mã lệnh Display on/off control

+)Gửi mã lệnh 06h đây là mã lệnh Entry mode set thiết lập chế độ dịch chuyển

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 26 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

con trỏ

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

3. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

3.1. Sơ đồ cấu trúc và các khối chức năng của hệ thống điều khiển động cơ

Sơ đồ cấu trúc và các khối chức năng

Hình 3.1: Sơ đồ các khối chức năng

Sơ đồ các khối chức năng của hệ thống điều khiển động cơ theo chƣơng trình

đƣợc mô tả trên hình 3.1. Hệ thống điều khiển bao gồm : ngõ vào (inputs) với chủ yếu

các cảm biến , hộp ECU là bộ não của hệ thống có thể có hoặc không có bộ vi xử lý;

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 27 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

ngõ ra (outputs) là các cơ cấu chấp hành (actuator) nhƣ kim phun,

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 28 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

Hình 3.2: Sơ đồ cấu trúc của hệ thống điều khiển

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

3.2. Các tín hiệu đầu vào

3.2.1.Cảm biến vị trí bƣớm ga

Cảm biến vị trí cánh bƣớm ga đƣợc lắp ở trên trục cánh bƣớm ga. Cảm biến này

đóng vai trò chuyển vị trí góc mở cánh bƣớm ga thành tín hiệu điện thế giở đến ECU.

Một điện áp không đổi 5V từ ECU cung cấp đến cực VC. Khi cánh bƣớm ga

mở, con trƣợt trƣợt dọc theo điện trở và tảoa điện áp tăng dần ở cực VTA tƣơng ứng

với góc mở cánh bƣớm ga. Khi cánh bƣớm ga đóng hoàn toàn, tiếp điểm cầm chừng

nối cực IDL với cực E2. Trên đa số các xe hiện nay cảm biến bƣớm ga loại biến trở

chỉ có 3 dây VC, VTA và E2 mà không có dây IDL.

Hình 3.3: Cảm biến vị trí bƣớm ga

1-Con trượt; 2-Điện trở; 3-Nối đất(E2); a-Tiếp điểm không tải (IDL); 5-Điện áp

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 29 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

góc mở bướm ga(VTA); 6- Điện áp không đổi (VC)

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

I

D L

Điện áp ra (V)

VTA 12 5 4 3 2 1 0

Cầm chừng đầy tải

Hình 3.4: Đƣờng đặc tuyến của cảm biến bƣớm ga loại tuyến tính

Sơ đồ mạch điện

Hình 3.5: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bƣớm ga

3.2.2. Cảm biến nhệt độ nƣớc làm mát

Cảm biến này nhận biết nhiệt độ của nƣớc làm mát bằng một nhiệt điện trở bên

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 30 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

trong.

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

Hình 3.6: Cảm biến nhiệt độ nƣớc làm mát

1: Giắc cắm; 2: Chất cách điện; 3: Thân cảm biến; 4: Điện trở

Nhiên liệu sẽ bay hơi kém khi nhiệt độ thấp, vì vậy cần có một hỗn hợp đậm hơi.

Vì lý do này, khi nhiệt độ nƣớc làm mát, điện trở của nhiệt điện trở tăng lên và tín

hiệu điện áp THW cao đƣợc đƣa đến ECU, dựa trên tín hiệu này ECU sẽ tăng lƣợng

nhiên liệu phun vào làm cải thiện khả năng tải trong quá trình hoạt động của động cơ

lạnh.

Ngƣợc lại, khi nhiệt độ nƣớc làm mát cao, một tín hiệu điện áp THW thấp đƣợc

gởi đến ECU làm giảm lƣợng phun nhiên liệu.

Điện áp 5V qua điện trở chuẩn (điện trở này có giá trị không đổi theo nhiệt độ)

tới cảm biến rồi trở về ECU về mass. Nhƣ vậy điện trở chuẩn và nhiệt điện trở trong

cảm biến tạo thành một cầu phân áp. Điện áp điểm giữa cầu đƣợc đƣa đến bộ chuyển

tín hiệu tƣơng tự - số (bộ chuyển đổi ADC – anlog to digital converter).

Khi nhiệt độ động cơ thấp, giá trị điện trở cảm biến cao và điện áp gửi đến bộc

biến đởi ADC lớn. Tín hiệu điện áp đƣợc chuyển đổi thành một dãy xung vuông và

đƣợc giải mã nhờ bộ vi xử lý để thông báo cho ECU biết động cơ đang lạnh. Khi

động cơ nóng, giá trị điện trở cảm biến giảm kéo theo điện áp đặt giảm, báo cho ECU

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 31 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

biết là động cơ đang nóng.

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

ECU

Đến relay chính 5V Vcc

ADC CPU

THW E2 +B +B1 E2 E1

Cảm biến nhiệt độ nƣớc làm mát

Hình3.7: Mạch điện cảm biến nƣớc làm mát

Điện trở

40 20 10 8 6 4 2 1 0.8 0.6 0.4 0.2

Hình3.8: Đƣờng đặc tính của cảm biến nƣớc làm mát

-20 0 20 40 60 80 100 120 Nhiệt độ

3.2.3. Cảm biến nhiệt độ khí nạp

Cảm biến nhiệt độ không khí nạp dùng để xác định nhiệt độ của không khí nạp

vào động cơ.

Cũng giống nhƣ cảm biến nhiệt độ nƣớc, nó gồm một biến trở nhiệt đƣợc gắn

trong bộ đo gió. Mật độ không khí sẽ thay đổi theo nhiệt độ. Nếu nhiệt độ không khí

cao thì hàm lƣợng ô xy trong không khí giảm, khi nhiệt độ không khí lạnh thì hàm

lƣợng ô xy trong không khí tăng. Vì thế dù lƣợng không khí đƣợc đo bởi bộ đo gió

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 32 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

nhƣ nhau nhƣng tùy vào nhiệt độ của không khí mà lƣợng phun sẽ khác nhau.

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

ECU xem nhiệt độ 20oC là mức chuẩn, nếu nhiệt độ khí nạp lớn hơn 20oC thì ECU sẽ điều khiển giảm lƣợng xăng phun, nếu nhiệt độ khí nạp nhỏ hơn 20oC ECU

điều khiển tăng lƣợng xăng phun. Với phƣơng pháp này tỷ lệ hỗn hợp sẽ đƣợc đảm

bảo theo nhiệt độ môi trƣờng.

- Mạch điện cảm biến nhiệt độ khí nạp. Đặc tính và sơ đồ đấu dây với ECU của

vảm biến nhiệt độ khí nạp về cơ bản là giống nhau nhƣ cảm biến nhiệt độ nƣớc.

Hình 3.9: Cảm biến nhiệt độ khí nạp

1: Giắc cắm; 2: Chất cách điện; 3: Thân cảm biến; 4: Điện trở

ECU

Đến relay chính 5V Vcc

ADC

EC U

THW E2 +B +B1 E2 E1

Cảm biến nhiệt độ khí nạp

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 33 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

Hình 3.10: Mạch điện cảm biến nhiệt độ khí nạp

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

3.2.4. Cảm biến ôxy

Hình 3.11: Cấu tạo cảm biến ôxy

1: Lớp bảo vệ; 2: Rãnh không khí; 3:Điện cực Platin bên ngoài; 4: Vỏ bảo vệ;

5: Lớp cách điện; 6:Phân tử Ziricon; 7:Điện cực Platin bên trong;

8: Cực dương;9: Cực âm

Để nhằm mục đích giúp cho động cơ có lắp đặt bộ TWC (bộ lọc khí xả 3 thành

phần) đạt đƣợc hiệu quả lọc khí xả tốt nhất cần phải duy trì tỷ lệ không khí - nhiên

liệu nằm trong khoảng gần với tỷ lệ lý thuyết.

Cảm biến nồng độ ô xy nhận biết tỷ lệ không khí - nhiên liệu đậm hoặc nhạt hơn

tỷ lệ lý thuyết. Cảm biến ôxy đƣợc đặt trong đƣờng ống xả và bao gồm một phần tử

chế tạo bằng ZrO2 (đioxit zicrinum - một loại vật liệu gốm). Cả mặt trong và mặt

ngoài của phần tử này đƣợc phủ một lớp mỏng platin. Không khí bên ngoài đƣợc dấu

vào bên trong của cảm biến còn phần bên ngoài của nó tiếp xúc với xả.

Nếu nồng độ ôxy trên bề mặt trong của phần tử ZrO2 chênh lệch lớn so với trên bề mặt ngoài tại nhiệt độ cao (400oC), phần tử ZrO2 sẽ sinh ra một điện áp khi hỗn

hợp không khí - nhiên liệu nhạt, có rất nhiều ôxy trong khí xả do vậy có sự chênh lệch

nhỏ giữa nồng độ ôxy ở bên trong và bên ngoài của biến. Do đó điện áp của ZrO2 tạo

ra là thấp (gần băng 0V) ngƣợc lại, nếu hỗn hợp không khí - nhiên liệu đậm, ôxy

trong khí xả gần nhƣ không còn. Điều đó tạo ra sự chênh lệch lớn về ôxy ở bên trong

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 34 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

và bên ngoài cảm biến và điện áp do phần tử ZrO2 tạo ra là lớn ( xấp xỉ 1V).

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

Lớp platin (phủ lên phần tử gốm) có tác dụng nhƣ một chất xúc tác và làm cho

ôxy trong khí xả phản ứng tạo thành CO, điều đó làm giảm độ ôxy và làm tăng độ

nhạy của cảm biến. Dựa trên tín hiệu phát ra từ cảm biến này, ECU động cơ tăng hay

giảm lƣợng phun để duy trì tỷ lệ không khí - nhiên liệu luôn gần với giá trị lý thuyết.

Một vài loại cảm biến ôxy zicônia đƣợc chế tạo với bộ sấy dùng để sấy nóng

phần tử zicônia. Bộ sấy cũng đƣợc điều khiển bằng ECU. Khi lƣợng khí nạp thấp (có

nghĩa, nhiệt độ của khí xả thấp). Dòng điện sẽ chạy qua bộ sấy đển sấy cảm biến.

Chú ý: nếu cảm biến ôxy bình thƣờng, nhƣng bề mặt ngoài của cảm biến có dính

bụi… nó sẽ ngăn không cho không khí bên ngoài tiếp xúc với cảm biến. Sự chênh

lệch giửa nồng độ ôxy trong không khí và trong khí xả sẽ giảm xuống, nên cảm biến

luôn gởi một tín hiệu hỗn hợp nhạt đến ECU.

Sơ đồ mạch điện:

Hình 3.12: Mạch điện cảm biến ôxy

3.2.5. Cảm biến kích nổ

Cảm biến kích nổ này đƣợc lặp trên thân máy và nhận biết tiếng gõ trong động

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 35 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

cơ.

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

1: Cọc nối từ giắc; 2: Đệm kín; 3: Thanh dẫn tín hiệu; 4: Thân cảm biến; 5: Phớt kín; 6: Màng nhận tiếng gõ; 7: Phần tử điện áp

Hình 3.13: Cấu tạo cảm biến kích nổ

Khi xảy ra tiếng gõ động cơ, ECU động cơ dùng tín hiệu KNK để làm muộn thời

điểm đánh lửa sớm nhằm ngăn chặn tiếng gõ.

Cảm biến này bao gồm một phần tử áp điện, nó sẽ tạo ra điện áp khi bị biến

dạng do rung động của thân máy khi có tiếng gõ.

Do tiếng gõ của động cơ có tần số xấp xỉ 7KHz, nên điện áp do cảm biến tiếng

gõ phát ra sẽ đạt mức cao nhất tại tần số này.

Có hai loại cảm biến tiếng gõ. Một loại tảoa điện áp cao trong dải tần số hẹp của

rung động, còn loại kia tạo ra điện áp cao trong dải tần số rộng.

ECU động cơ nhận biết có tiếng gõ hay không bằng cách đo điện áp của tín hiệu

KNK cao hay thấp so với mức điện áp chuẩn. Khi ECU động cơ nhận thấy có tiếng

gõ, nó làm chậm thời điểm đánh lửa sớm. Khi tiếng gõ kết thúc thời điểm đánh lửa

đƣợc làm sớm trở lại sau một khoảng thời gian nhất định.

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 36 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

Sơ đồ mạch điện:

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

Hình 3.14: Sơ đồ mạch điện cảm biến kích nổ

3.2.6. Cảm biến áp suất đƣờng ống nạp

Cảm biến áp suất ống nạp đƣợc sử dụng trong loại D-EFI để cảm nhận áp suất

đƣờng ống nạp.

Đây là một trong những cảm biến quan trọng nhất của EFI loại D.

1: Ống nối đường ống nạp; 2: Lọc; 3: Cực âm; 4: Buồng chân không; 5:

Chip Silicon; 6: Cực dương

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 37 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

Hình 3.15: Cấu tạo cảm biến chân không

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

Cảm biến áp suất đƣờng ống nạp cảm nhận áp suất đƣờng ống nạp bằng một IC

lắp trong cảm biến phát ra tín hiệu PIM. ECU động cơ quyết định khoảng thời gian

phun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản dựa vào tín hiệu PIM này.

Sơ đồ mạch điện:

Hình 3.16: Sơ đồ mạch điện cảm biến áp suất đƣờng ống nạp

3.2.7. Bộ tạo tín hiệu G và NE

Tín hiệu G và NE đƣợc tạo ra bằng rôto hay các đĩa tạo tín hiệu và cuộn nhận tín

hiệu ECU động cơ sử dụng các tín hiệu này để nhận biết góc của trục khuỷu và tốc độ

động cơ. Các tín hiệu này rất quan trọng cho không khí EFI mà còn cho cả hệ thống

ESA.

 Loại đặt trong bộ chia điện:

Cơ cấu đánh lửa sớm ly tâm và chân không thông thƣờng đã không sử dụng nữa

trong hệ thống điều khiển động cơ TCCS, do việc đánh lửa sớm đƣợc điều khiển điện

tử bằng ECU động cơ. Bộ chia điện trong hệ thống điều khiển bao gồm các rôto và

các cuộn nhận tín hiệu cho các tín hiệu G và NE.

Số lƣợng răng của rôto và số cuộn nhận tín hiệu khác nhau tuỳ theo động cơ,

dƣới đây sẽ mô tả kết cấu và hoạt động của bộ tạo tín hiệu G và NE mà sử dụng một

cuộn nhận tín hiệu và rôto 4 răng cho tín hiệu G và một cuộn nhận tín hiệu và rôto 24

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 38 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

răng cho tín hiệu NE.

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

Tín hiệu hỗn hợp báo cho ECU biết góc trục khuỷu chuẩn, để xác định thời điểm

đánh lửa và phun nhiên liệu so với điểm chết (TDC) của mỗi xilanh

Các bộ phận của bộ chia điện sử dụng để tạo tín hiệu này bao gồm:

- Rôto của tín hiệu G đƣợc bắt vào trục bộ chia điện và quay một vòng trong

trong hai vòng quay của trục khuỷu.

- Cuộn nhận tín hiệu G đƣợc lắp vào bên trong vỏ của bộ chia điện.

Rôto của tín hiệu G có 4 răng và kích hoạt cuộn nhận tín hiệu 4 lần trong mỗi

vòng quay trục bộ chia điện tạo ra tín hiệu dạng song nhƣ hình. Từ tín hiệu này, ECU động cơ nhận biết đƣợc piston nào ở gần điểm chết trên (TDC) (ví dụ 10o trƣớc điểm

chết trên).

Tín hiệu NE đƣợc ECU động cơ sử dụng để nhận biết tốc độ động cơ. Tín hiệu

NE đƣợc sinh ra trong cuộn dây nhận tín hiệu nhờ rôto giống nhƣ tạo ra tín hiệu G.

Chỉ có sự khách biệt duy nhất là rôto tín hiệu NE có 24 răng. Nó kích hoạt cuộn nhận

tín hiệu NE 24 lẩn trong một vòng quay của trục bộ chia điện tạo ra dạng sóng nhƣ

hình vẽ. Từ các tín hiệu này, ECU động cơ nhận biết tốc độ động cơ cũng nhƣ từng thay đổi 300 một của góc quay trục khuỷu.

3.2.8. Tín hiệu STAR (máy khởi động)

Tín hiệu này dùng để phát hiện động cơ đang quay khởi động. Chức năng chính

của nó là cho phép ECU động cơ tăng lƣợng phun nhiên liệu trong khi đang khởi

động. Có thể nhận thấy từ sơ đồ sau. Tín hiệu STAR là một điện áp giống nhƣ điện áp

cấp đến máy khởi động.

ECU động cơ nhận biết động cơ có đang khởi động hay không dựa trên tín hiệu

STRA. Cũng nhƣ có một vài động cơ sử dụng tín hiệu NE để nhận biết chế độ hoạt

động của động cơ trong khi hoạt động.

Trong một số loại động cơ, nếu tín hiệu STRA phát ra khi động cơ đang chạy.

Nó có thể làm cho động cơ chết máy.

3.3. Bộ điều khiển điện tử

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 39 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

3.3.1. Tổng quan

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

Hệ thống điều khiển động cơ theo chƣơng trình bao gồm các cảm biến kiểm soát

liên tục tình trạng hoạt động của động cơ, một bộ ECU tiếp nhận tín hiệu từ cảm biến,

xử lý tín hiệu và đƣa ra tín hiệu điều khiển đến cơ cấu chấp hành. Cơ cấu chấp hành

luôn bảo đảm thừa lệnh ECU và đáp ứng các tính hiệu phản hồi từ các cảm biến. Hoạt

động của hệ thống điều khiển động cơ đem lại sự chính xác và thích ứng cần thiết để

giảm tối đa chất độc hại trong khí thải cũng nhƣ lƣợng tiêu hao nhiên liệu. ECU cũng

đảm bảo công suất tối ƣu ở các chế độ hoạt động của động cơ, giúp chẩn đoán động

cơ một cách hệ thống khi có sự cố xảy ra.

Điều khiển động cơ bao gồm hệ thống điều khiển xăng, lửa, ga tự động (cruise

control). Ngoài ra, trên các động cơ diesel ngày nay đã sử dụng hệ thống nhiên liệu

bằng điện tử.

3.3.2. Cấu trúc ECU

 Bộ nhớ: Bộ nhớ trong ECU chia ra làm 4 loại:

 ROM (Read Only Memory) Dùng trữ thông tin thƣờng trực. Bộ nhớ này chỉ

đọc thông tin từ đó ra chứ không thể ghi vào đƣợc. Thông tin của nó đã đƣợc cài sẵn,

ROM cung cấp thông tin cho bộ vi xử lý và đƣợc lắp cố định trên mạch in.

 Ram (Random Access Memory) Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên dùng để lƣu trữ

thong tin mới đƣợc ghi trong bộ nhớ và xác định bởi vi xử lý. RAM có thể đọc và ghi

các số liệu theo địa chỉ bất kỳ. Ram có hai loại:

Loại RAM xóa đƣợc: bộ nhớ sẽ mất khi mất dòng điện cung cấp.

Loại RAM không xóa đƣợc: vẫn giữ duy trì bộ nhớ cho dù khi tháo nguồn cung

cấp ôtô RAM lƣu trữ những thông tin về hoạt động của các cảm biến dùng cho hệ

thống tự chuẩn đoán.

 PROM (Programmable Read Only Memory)

Cấu trúc cơ bản giống nhƣ ROM nhƣng nó cho phép lập trình (nạp dữ liệu) ở

nơi sử dụng chứ không phải ở nới sản xuất nhƣ ROM. PROM cho phép sửa đổi

chƣơng trình điều khiển theo những đòi hỏi khác nhau.

 KAM (Keep Alive Memory)

KAM dùng để lƣu trữ những thông tin mới ( những thông tin tam thời) cung cấp

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 40 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

đến bộ vi xử lý. KAM vẫn duy trì bộ nhớ cho dù động cơ ngƣng hoạt động hoặc tắt

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

công tắc máy. Tuy nhiên nếu tháo nguồn cung cấp từ ắc qui đến máy tính thì bộ nhớ

KAM sẻ bị mất.

 Bộ vi xử lý (Microprocessor)

Bộ vi xử lý có chức năng tính toán và ra quyết đinh. Nó là “Bộ não” của ECU.

MICROPROCESSOR

ROM PROM RAM

Hình 3.17 : Sơ đồ khối của các hệ thống trong máy tính với microprocessor

 Đƣờng truyền - BUS: Chuyển các lệnh và số liệu trong máy tính theo 2

chiều.

ECU với những thành phần nêu trên có thể tồn tại dƣới dạng một IC hoặc trên

nhiều IC. Ngoài ra ngƣời ta thƣờng phân loại máy tính theo độ dài từ các RAM (tính

theo bit).

Ở những thế hệ đầu tiên, máy tính điều khiển động cơ dùng loại 4,8 hoặc 16 bit

phổ biến nhất là loại 4 bit và 8 bit. Máy tính 4 bit chứa rất nhiều lệnh vì nó thực hiện

các lệnh logic tốt hơn. Tuy nhiên, máy tính 8 bit làm việc tốt hơn với các phép đại số

và chính xác hơn 16 lần so với lại 4 bit. Vì vậy, hiện nay để điều khiển các hệ thống

khác nhâu trên ô tô với tốc độ thực hiện nhanh và chính các cao, ngƣời ta sử dụng

máy 8 bit, 16 bit hoặc 32 bit.

Ngày nay trên ô tô hiện đại có thể trang bị nhiều ECU điều khiển các hệ

thốngkhác nhau.

Bộ phận chủ yếu của nó là bộ vi xử lý (microprocessor) hay còn gọi là CPU

(Control Processing Unit), CPU lựa chọn các lệnh và xử lý số liệu từ bộ nhớ ROM và

RAM chứa các chƣơng trình và dử liệu và ngõ vào ra (I/O) điều khiển nhanh số liệu

từ các cảm biến và chuyển dữ liệu đã xử lý đến các cơ cấu thực hiện.

Nó bao gồm cơ cấu đại số logic để tính toán dữ liệu, các bộ ghi nhận lƣu trữ tạm

thời dữ liệu và bộ điều khiển các chức năng khác nhau. Ở các CPU thế hệ mới, ngƣời

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 41 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

ta thƣờng chế tạo CPU, ROM, RAM trong một IC.

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

Bộ điều khiển ECU hoạt động trên cơ sở tín hiệu số nhị phân với điện áp cao

biểu hiện cho số 1, điện áp thấp biểu hiện cho số 0.

Mỗi một số hạng 0 hoặc 1 gọi là bit. Mỗi dãy 8 bit sẽ tƣơng đƣơng 1 byte hoặc 1

từ (word). Byte này đƣợc dùng để biểu hiện cho một lệnh hoặc 1 mẫu thông tin.

3.3.3. Mạch giao tiếp ngõ vào

 Bộ đếm (Counter)

Dùng để đếm xung ví dụ nhƣ từ cảm biến vị trí piston rồi gởi lƣợng đếm về bộ

BỘ ĐẾM

vi xử lý.

SENSOR

Bộ Vi Xử Lý

Số ECU

Hình 3.18: Bộ đếm

 Bộ nhớ trung gian (Buffer)

Chuyển tín hiệu xoay chiều thành tín hiệu song vuông dạng số, nó không giữ

lƣợng đếm nhƣ trong bộ đếm. Bộ phận chính là một Transistor sẽ đóng mở theo cực

tính của tín hiệu xoay chiều.

Bộ nhớ trung gian PM Bộ Vi Xử Lý ECU

Hình 3.19: Bộ nhớ trung gian

 Bộ khuếch đại (Amplifier)

Một số cảm biến có tín hiệu rất nhỏ nên trong ECU thƣờng có các bộ khuếch

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 42 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

đại.

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

Tín hiệu yếu

Bộ Vi Bộ tín hiệu mạnh Xử khuyếch Lý đại ECU

Hình 3.20: Bộ khuếch đại

 Bộ ổn áp (Voltage regulator)

Thông thƣờng trong ECU có 2 bộ ổn áp: 12V và 5V.

B+ (12V)

Bộ ổn áp

Bộ Vi Xử Lý ` ECU

Hình 3.21: Bộ ổn áp

 Giao tiếp ngõ ra:

Tín hiệu điều khiển từ bộ vi xử lý sẽ đƣa đến các transistor công suất điều khiển

relay, solenoid, motor. Các transistor này có thể đƣợc bố trí bên trong hoặc bên ngoài

ECU.

B+

TRANSISTOR Bộ Vi Xử Lý ECU

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 43 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

Hình 3.22: Giao tiếp ngõ ra

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

3.4. Các tín hiệu điều khiển

3.4.1. Điều khiển đánh lửa

3.4.1.1. Cơ bản về đánh lửa theo chƣơng trình

Trên các ô tô hiện đại, kỹ thuật số đƣợc áp dụng vào trong HTĐL từ nhiều năm

nay. Việc điều khiển góc đánh lữa sớm và góc ngậm điện (dwell angle) sẽ đƣợc máy

tính đảm nhận. Các thông số nhƣ tốc độ động cơ, tải, nhiệt độ, cảm biến tốc độ xe,

cảm biến oxy đƣợc các cảm biến mã hóa tín hiệu đƣa và ECU (Electronic Contol

Unit) xử lý và tính toán để đƣa ra góc đánh lửa sớm tối ƣu theo từng chế độ hoạt động

của động cơ, bằng cách gởi tín hiệu điều khiển đến igniter để điều khiển đánh lửa.

Một chức năng khác của ECU trong việc điều khiển đánh lửa là sự điều chỉnh

góc ngậm điện (dwell angle control). Góc ngậm điện phụ thuộc vào hai thông số là

hiệu điện thế ắc qui và tốc độ động cơ. Khic khởi động chẳng hạn, hiệu điện thế ắcqui

bị giảm do sụt áp, vì vậy ECU sẽ điều khiển tăng thời gian ngậm điện nhằm mục đích

tăng dòng điện trong cuộn sơ cấp. Ở tốc độ thấp, do thời gian tích lũy năng lƣợng quá

dài(góc ngậm điện lớn) gây lãng phí năng lƣợng nên ECU sẽ điều khiển xén bớt xung

điện áp điều khiển để giảm thời gian ngậm điện nhằm mục đích tiết kiệm năng lƣợng

và tránh nóng bobin. Trong trƣờng hợp dòng sơ cấp vẫn tăng cao hơn giá trị ấn định,

bộ phận hạn chế dòng sẽ làm việc và giữ cho dòng điện sơ cấp không thay đổi cho

đến thời điểm đánh lữa.

Một điểm cần lƣu ý là việc điều chỉnh góc ngậm điện có thể thực hiện trong

ECU hay ở igniter. Vì vậy, igniter của hai loại có và không có bộ phận điều chỉnh góc

ngậm điện không thể lắp lẫn.

Góc đánh lửa sớm thực tế khi động cơ hoạt động đƣợc xác định bằng công thức

sau:

Trong đó: - Góc đánh lửa sớm thực tế

- Góc đánh lửa sớm ban đầu

- Góc đánh lửa sớm cơ bản

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 44 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

- Góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

Hình 3.23: Góc đánh lửa sớm thực tế

Góc đánh lửa sơm ban đầu ( ) phụ thuộc vào vị trí của delco hoặc cảm biến vị

trí cót máy (tín hiệu G). Thông thƣờng trên các loại xe góc đánh lửa sớm ban đầu đƣợc điều chỉnh trong khoảng từ 5o đến 15o trƣớc tử điểm thƣợng ở tốc độ cầm

chừng. Đối với HTĐL với cơ cấu điều khiển góc đánh lửa sớm bằng điện tử, khi điều

chỉnh góc đánh lửa sớm, ta chỉ chỉnh đƣợc góc đánh lửa sớm ban đầu.

Góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh ( ) là góc đánh lửa sớm đƣợc cộng thêm hoặc

giảm bớt khi ECU nhận đƣợc các tín hiệu khác nhƣ nhiệt độ động cơ, nhiệt độ khí

nạp, tín hiệu kích nổ, tín hiệu tốc độ xe. Vì vậy góc đánh lửa sớm thực tế đƣợc tính

bằng góc đánh lửa sớm ban đầu cộng với góc đánh lửa sớm cơ bản và góc đánh lủa

sớm hiệu chỉnh để đạt đƣợc góc đánh lửa sớm lý tƣởng theo từng chế độ hoạt động

của động cơ.

Điểm chết trên

IG T

5V

IG T

EC U

Đến Igniter IGT G NE

a) b)

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 45 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

Hình 3.24: Dạng xung IGT điều khiển đánh lửa

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

Sau khi xác định đƣợc góc đánh lửa sớm, bộ xử lý trung tâm (CPU- Central

Processing Unit) sẽ đƣa ra xung điện áp để điều khiển đánh lửa (IGT) (hình 3.11a).

Hình 3.11b mô tả quá trình dịch chuyển xung IGT trong CPU về phía trƣớc so với tử

điểm thƣợng khi có sự hiệu chỉnh về góc đánh lửa cơ bản ( ) và góc đánh lửa sớm

hiệu chỉnh ( ) ngoài ra, xung IGT có thể đƣợc xén trƣớc khi gởi qua igniter (hình

3.11b).

B+ ECU Igniter

Bobine 5V

IGF IGF Tín hiệu phản hồi ECU

T1 IG/SW T2 Kiểm soát góc ngậm

IGT

Đến bộ chia điện Accu

G G2 NE

Hình 3.25: Sơ đồ hệ thống đánh lửa với cơ cấu điều khiển góc đánh lửa sớm

bằng điện tử có sử dụng delco trên xe TOYOTA

3.4.1.2. Điều khiển chống kích nổ

Khi sử dụng xăng có chỉ số octane quá thấp hoặc vì nguyên nhân nào đó động cơ

quá nóng, sẽ xảy ra hiện tƣợng kích nổ trong xylanh. Hiện tƣợng kích nổ xảy ra

thƣờng xuyên sẽ rất nguy hiểm, gây hƣ hỏng và làm giảm tuổi thọ động cơ. Khi có

hiện tƣợng kích nổ xảy ra, ECU sẽ điều khiển giảm góc đánh lửa sớm để tránh hiện

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 46 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

tƣợng kích nổ.

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

Mạch đánh lửa Động cơ Cảm biến kích nổ

Mạch điều khiển Mạch nhận biết kích nổ

Hình 3.26: Sơ đồ điều khiển kích nổ kiểu hồi tiếp

0

3.4 2 1

a b

Hình 3.27: Phƣơng pháp điều khiển kích nổ

Kích nổ ở xilanh số 1 và số 2. Xilanh 3, 4 không bị kích nổ.

a.Giảm góc đánh lửa sớm. b. Tăng góc đánh lửa sớm.

Việc giảm góc đánh lửa sớm đƣợc thực hiện từng góc nhỏ theo từng chu kỳ của

từng xylanh cho đến khi hiện tƣợng kích nổ chấm dứt. Khi hiện tƣợng kích nổ chấm

dứt, ECU sẽ từng bƣớc tăng dần góc đánh lửa sớm. Nếu không có hiện tƣợng kích nổ

xảy ra nữa, góc đánh lửa sớm sẽ trở về góc đánh lửa sớm tối ƣu (hình 3.35).

Ngoài ra, góc đánh lửa sớm còn đƣợc hiệu chỉnh theo các điều kiện làm việc

khác nhƣ kết hợp với hệ thống điều khiển ga tự động (cruise control), hệ thống cắt

nhiên liệu khi vƣợt tốc, hệ thống kiểm soát lực kéo, hiệu chỉnh theo chế độ lƣu hồi

khí thải.

3.4.1.3. Hiệu chỉnh góc đánh lửa theo các chế độ làm việc của động cơ

Động cơ trên ô tô có khả năng thích ứng rất cao. Từ lúc khởi động và trong suốt

quá trình làm việc, chế độ làm việc của động cơ liên tục thay đổi. Tùy từng chế độ

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 47 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

làm việc của động cơ mà ECU thực hiện việc điều chỉnh góc đánh lửa sơmgs đúng

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

với bản đồ góc đánh lửa sớm lý tƣởng theo từng chế độ hoạt động của động cơ nhằm

đảm bảo hiệu suất động cơ cao nhất.

 Chế độ khởi động:

Góc đánh lửa sớm đƣợc đặt ở một giá trị nhất đinh, không thayddooir trong suốt

quá trình khởi đông, giá trị của góc đánh lửa sớm phụ thuộc vào Back-up IC trong

ECU đã lƣu trữ các số liệu về góc đánh lửa (hình 3.36).

ECU

G

Bach-up IC CPU ST AfterST NE

IGT

Hình 3.28: Điều khiển góc đánh lửa sớm ở chế độ khởi động

Thông thƣờng, góc đánh lửa sớm đƣợc chọn nhỏ hơn 10o. Với góc đánh lửa này,

động cơ đƣợc khởi động dễ dàng ngay cả khi nguội, đồng thời tránh sự nổ dội. Việc

hiệu chỉnh theo nhiệt độ góc đánh lửa sớm khi khởi động không cần thiết vì thời gian

khởi động rất ngắn.

Khi có tín hiệu khởi động, mạch chuyển đổi trạng thái (có thể nằm trong hoặc

ngoài ECU) sẽ nối đƣờng IGT sang vị trí ST. Khi đó, xung IGT đƣợc điều khiển bởi

Back-up IC thông qua hai tín hiệu G và NE. Nếu động cơ đã nổ, đƣờng IGT sẽ đƣợc

nối sang vị trí After ST (sau khởi động) và việc hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm sẽ đƣợc

thực hiện bởi ECU.

 Chế độ sau khởi động:

Khi động cơ đã khởi động xong, góc đánh lửa sớm sẻ đƣợc hiệu chỉnh theo công

thức:

Trong đó, góc đánh lửa hiệu chỉnh ( ) là tổng của tất cả các góc đánh lửa

theo các điều kiện làm việc của động cơ:

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 48 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

- Hiệu chỉnh theo nhiệt đọ nƣớc làm mát của động cơ.

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

- Hiệu chỉnh theo sự ổn định của động cơ trong chế độ cầm chừng.

- Hiệu chỉnh theo sự kích nổ.

- Hiệu chỉnh theo nhiệt độ của khí nạp.

- Hiệu chỉnh theo các điều kiện khác (nhƣ điều kiện khí thải, chế đọ ga tự động,

chế độ vƣợt tốc, quá trình thay đổi lực kéo của động cơ khi xe có hiện tƣợng trƣợt).

Tùy loại động cơ mà một số chức năng hiệu chỉnh của ECU có hoặc không.

Ví dụ chức năng hiệu chỉnh góc đánh lửa theo sự kích nổ, theo sự trƣợt của xe

cũng chỉ có ở các loại xe sang.

Để ngăn ngừa các trƣờng hợp xấu ảnh hƣởng đến hoạt động và tuổi thọ của động

cơ do đánh lửa quá sớm hoặc quá trể, ECU chỉ thực hiện việc chỉnh góc đánh lửa sớm ) trong giới hạn từ 10o đến 45o trƣớc tử điểm thƣợng. (bao gồm +

 Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm theo nhiệt độ của động cơ:

Tùy thuộc vào nhiệt độ của động cơ đƣợc nhận biết từ cảm biến nhiệt độ nƣớc

làm mát mà góc đánh lửa sớm đƣợc hiệu chỉnh tăng hoặc giảm cho thích hợp với điều

kiện cháy của hòa khí trong buồng đốt. Khi nhiệt độ của động cơ nằm trong khoảng - 20o đến 60o thì góc đánh lửa sớm đƣợc thực hiệu chỉnh sớm hơn từ 0o đến 15o (hình

4.44). Sở dĩ phải tăng góc đánh lửa sớm khi động cơ nguội là vì ở nhiệt độ thấp tốc độ

cháy chậm, nên phai kéo dài thời gian để nhiên liệu cháy hết nhằm tăng hiệu suất

động cơ.

Khi nhiệt độ động cơ nằm trong khoảng từ 60o đến 110oC, ECU không thực hiện

sự hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm theo nhiệt độ.

tăng

0

5o 15o

giảm

-20 60 110 to dc( oC)

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 49 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

Hình 3.29: Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm theo nhiệt độ động cơ

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

Trong tƣờng hợp động cơ quá nóng (over temperature) (>110o) sẽ dễ gây ra hiện

tƣợng kích nổ và tăng hàm lƣợng NOx trong khí thải, vì vậy ECU sẽ điều khiển giảm góc đánh lửa xuống một góc tối đa là 5o.

 Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm theo sự ổn định của động cơ ở chế độ cầm

chừng:

Ở chế độ cầm chừng tốc động cơ bị dao động do tải của động cơ thay đổi, việc

hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm có tác dụng làm ổn định tốc độ động cơ.

Tăng

0

Giảm n(min-1)

Hình 3.30: Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm theo sự ổn định của động cơ ở chế

độ cầm chừng

Khi cánh bƣớm ga đóng hoàn toàn, tín hiệu từ công tắc cánh bƣớm ga (hoặc cảm

biến vị trí bƣớm ga) báo về ECU cho biết động cơ đang làm việc ở chế cầm chừng,

kết hợp với tín hiệu tốc độ động cơ (NE) và tốc đọ xe, ECU sẽ điều khiển giảm góc đánh lửa sớm và ngƣợc lại. Góc hiệu chỉnh tối đa trong trƣờng hợp này là ± 5o. Khi

tốc độ tăng cao, ECU sẽ không hiệu chỉnh. Trên một số loại động cơ việc hiệu chỉnh

góc đánh lửa sớm này phụ thuộc vào điều kiện sử dụng máy lạnh hoặc chỉ hiệu chỉnh

góc đánh lửa sớm khi tốc độ cầm chừng bị giảm xuống dƣới mức quy định.

3.4.2. Điều khiển kim phun

3.4.2.1. Hoạt động của kim phun

Trong quá trình hoạt động của động cơ, ECU liên tục nhận đƣợc những tín hiệu

đầu vào từ các cảm biến. Qua đó, ECU sẻ tính ra thời gian mở kim phun. Quá trình

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 50 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

mở và đóng của kim phun diễn ra ngắt quảng. ECU gởi tín hiệu đến kim phun trong

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

bao lâu phụ thuộc vào độ rộng xung. Hình 3.39, cho thấy độ rộng xung thay đổi tùy

theo chế độ làm việc của động cơ. Giả sử cánh bƣớm ga mở lớn khi tăng tốc thì cần

nhiều nhiên liệu hơn. Do đó ECU sẻ tăng chiều dài xung. Điều này có nghĩa là ti kim

sẻ giữ lâu hơn trong mỗi lần phun để cung cấp một lƣợng nhiên liệu.

Khởi động lạnh

Chạy với điều kiện lạnh Chạy với điều kiện ấm Chạy sau hành trình dài Tăng tốc Cánh bướm ga đóng kín

Cầm chừng nóng

Hình 3.31: Xung điều khiển kim phun ứng với từng chế độ làm việc của động cơ

Nếu ta gọi: Q: Lượng nhiên liệu phu ra khỏi kim.

T: Chu kỳ xung.

: Độ dài xung. T

Thì Q sẽ được tính bởi công thức

3.4.2.2. Sơ đồ mạch điện điều khiển kim phun

Kim phun đƣợc xem là cơ cấu chấp hành và đƣợc ECU động cơ trực tiếp điều

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 51 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

khiển. Sau khi nhận các tín hiệu đầu vào ECU sẻ tính toán lƣợng nhiên liệu cần thiết

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

cho động cơ và điều khiển lƣu lƣợng nhiên liệu phun vào động cơ bằng cách điều

khiển thời gian mở kim phun. Có hai phƣơng pháp điều khiển kim phun: Phƣơng

pháp điều khiển bằng dòng điện và phƣơng pháp điều khiển bằng điện áp. Hiện nay,

hầu hết các xe trên thị trƣờng đều sử dụng phƣơng pháp điều khiển bằng điện áp.

Hình 3.19 thể hiện mạch điện điều khiển kim phun nhiên liệu trên động cơ theo

phƣơng pháp điều khiển bằng điện áp.

Công tắc máy Điện trở phụ

Kim phun Engine ECU Tr

No.10 No.20 E01 E02

Hình 3.32: Mạch điện điều khiển kim phun theo phƣơng pháp điện áp

Khi kim phun điều khiển bằng điện áp thì xung kim phun có dạng nhƣ hình 4.47

với t là thời gian nhất kim ( thời gian phun nhiên liệu).

X=980mV,0=66.17V,x0=65.19V

-15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 ms

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 52 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

V 80 70 60 50 40 30 20 10 0 -10 -20 Hình 3.33 : Dạng xung của kim phun

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

3.4.2.3. Chức năng của ECU trong việc điều khiển kim phun

 Điều khiển thời gian phun nhiên liệu:

Thời gian phun nhiên liệu thực tế đƣợc xác định bởi hai đại lƣợng:

- tb: Thời gian phun cơ bản (dựa chủ yếu vào lƣợng khí nạp và tốc độ động cơ).

- tc: Thời gian điều chỉnh ( dựa vào các cảm biến còn lại)

tc+ tb=ti

- Tuy nhiên, trong quá trình khởi động động cơ thời gian phun nhiên liệu đƣợc

xác định theo cách khác, bởi vì lƣợng khí nạp không ổn định.

NE

IDL Cắt nhiên liệu

tb Làm giàu khi tăng tốc lúc hâm nóng

TW Cảm biến lƣu lƣợng gió Làm giàu khởi động

Làm giàu sau khởi động

TA tc

Làm giàu khi hâm nóng

ST Điện áp

ti Kim phun PSW

Làm giàu lúc tải lớn

Hình 3.34: Điều khiển thời gian phun nhiên liệu

Lƣợng nhiên liệu phun vào một xy lanh:

Với là tỷ lệ hòa khí mong muốn.

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 53 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

khối lƣợng không khí đi vào mỗi xylanh

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

Thời gian mởi kim phun căn bản sẽ phụ thuộc vào lƣu lƣợng của kim phun :

Nếu bộ điều áp (pressure regulator) đƣợc sử dụng, sẽ gần nhƣ là một hằng số nhờ

sự chênh lệch áp suất nên trên ống dẫn xăng đến đầu kim phun và đuôi kim phun (áp

suất trên đƣờng ống nạp) không đổi. Trên một số xe không suer dụng điều áp, bản đồ

sƣ phụ thuộc của lƣu lƣợng kim phun vào áp suất tuyệt đối trên đƣờng ống nạp phải

đƣợc ghi vào EPROM.

Nhƣ vậy, để xác định thời gian phun cơ bản, EPROM trong ECU dùng với cảm

biến MAP, ngoài giá trị còn phải nhớ các biểu thức để tính toán dựa trên các

cảm biến đã nêu. Sau 2 vòng quay của trục khuỷu động cơ, ECU sẽ lặp lại các

phép tính nêu trên.

 Điều khiển kim phun khi khởi động

Trong quá trình khởi động, rất khó xác định chính xác lƣợng khí nạp vào do có

sự thay đổi lớn về tốc độ động cơ. Vì lí do này, ECU lấy từ trong bộ nhớ thời gian

phun cơ bản cho phù hợp với nhiệt độ động cơ không tính đến lƣợng khí nạp vào. Sau

đó cộng them thời gian hiệu chỉnh theo nhiệt độ khí nạp và điện áp ắc qui để tạo ra

thời gian phun thực tế ti.

Lƣợng phun cơ bản theo nhiệt độ nƣớc tb

tc1

Lƣợng phun hiệu chỉnh theo nhiệt độ khí nạp tb

tc1 tc2

Lƣợng phun hiệu chỉnh theo điện áp accu tb

Hình 3.35: Điều khiển kim phun khi khởi động

 Điều khiển sau khởi động:

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 54 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

Sau thời gian khởi động động cơ, ECU sẽ xác định thời gian phu bằng cách:

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

Trong đó chịu ảnh hƣởng bởi: Nhiệt độ nƣớc làm mát, nhiệt độ khí nạp, cảm

biến bƣớm ga.

: Chịu ảnh hƣởng bởi tín hiệu lƣu lƣợng gió và tốc độ của động cơ.

 Thời gian phun cơ bản:

Loại D-jetronic dùng MAP sensor.

Thời gian phun cơ bản đƣợc xác định bởi áp suất đƣờng ống nạp và tốc độ động

cơ. Bộ nhớ bên trong của ECU chứa dữ liệu về thời gian phun cơ bản khác nhau.

Loại này dùng cảm biến đo lƣu lƣợng gió (ari flow meter): thời gian phun cơ

bản đƣợc xác định bởi thể tích của lƣợng khí đi vào và tốc độ động cơ:

Trong đó: : lƣợng khí nạp,

: Tốc độ động cơ,

: hệ số điều chỉnh.

3.4.2.4. Sự hiệu chỉnh thời gian phun.

ECU luôn đƣợc thông báo về điều kiện vận hành của động cơ mọi lúc bằng

những tín hiệu từ cảm biến và hình thành xung hiệu chỉnh khác nhau trong thời gian

phun thực tế của động cơ.

 Sự hiệu chỉnh theo nhiệt độ khí nạp.

Hệ số hiệu chỉnh

K

1.0

Low 20o Hight to nƣớc làm mát

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 55 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

Hình 3.36: Đặc tính hiệu chỉnh bởi nhiệt độ khí nạp

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

Một số khí nạp thay đổi theo nhiệt độ. Vì lý do này, ECU phải biết thật chính

xác về nhiệt độ khí nạp để có thể điều chỉnh thời gian phun nhằm duy trì tỉ lệ hòa khí mà động cơ yêu cầu. ECU xem 20oC là nhiệt độ chuẩn và tăng giảm lƣợng nhiên liệu

phụ thuộc vào thay đổi nhiệt độ khí nạp so với nhiệt độ này.

Sự hiệu chỉnh dẫn đến sự tăng hoặc giảm lƣợng phun nhiên liệu tối đa vào

khoảng 10% ( Đối với loại đo gió kiểu Karman có thể tới 20%).

 Sự làm giàu nhiên liệu khi khởi động:

Hệ số hiệu chỉnh

K

1.0

Low 60o Hight to nƣớc làm mát

Hình 3.37: Sự hiệu chỉnh làm giàu sau khi khởi động

Ngày nay khi khởi đông, ECU điều khiển phun them một lƣợng nhiên liệu phu

trong một giai đoạn xác đinh trƣớc, để hỗ trợ việc ổn định sự vận hành của động cơ.

Sự hiệu chỉnh làm giàu sau khởi động ban đầu này đƣợc xác định bởi nhiệt độ nƣớc

làm mát. Khi nhiệt độ thấp sự làm giàu về cơ bản sẽ tăng gấp đôi số lƣợng nhiên liệu

phun vào.

 Sự làm giàu hâm nóng:

K

1.0

Thấp 60o Cao to nƣớc làm mát

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 56 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

Hình 3.38: Sự làm giàu hâm nóng

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

Khi sự bốc hơi nhiên liệu không tốt lúc trời lạnh, động cơ sẽ hoạt động không ổn

định nếu không đƣợc cung cấp một hỗn hợp giàu xăng. Vì lý do này, khi nhiệt độ làm

mát thấp, cảm biến nhiệt độ gởi tín hiệu đến ECU để hiệu chỉnh tăng lƣợng nhiên liệu phun, cho đến khi nhiệt độ đạt đến nhiệt độ đã đƣợc xác định trƣớc (60o).

 Sự làm giàu đầy tải:

Khi động cơ hoạt động ở chế độ đầy tải, lƣợng nhiên liệu phun vào tăng lên tùy

theo tải để đảm bảo sự vận hành của động cơ. Tùy theo loại động cơ mà tín hiệu đầy

tải đƣợc láy từ góc mở của bƣớm ga (loại tuyến tính) hay thể tích khí nạp. Sự làm

giàu này có thể tăng 10-30% tổng lƣợng nhiên lieu.

 Sự hiệu chỉnh tỉ lệ hòa khí trong quá trình thay đổi tốc độ:

Quá trình này thay đổi tốc độ ở đây có nghĩa là lúc động cơ tăng hoặc giảm tốc.

Trong suốt quá trình thay đổi, lƣợng nhiên liệu phun vào phải đƣợc tăng hay giảm

đểm đảm bảo sự vận hành chính xác của động cơ.

 Sự hiệu chỉnh khi tăng tốc:

Khi ECU nhận ra sự tăng tốc của động cơ dựa tín hiệu từ cảm biến bƣớm ga,

lƣợng nhiên liệu phun đƣợc tăng lên để cải thiện sự hoạt động tăng tốc của động cơ.

 Sự hiệu chỉnh khi giảm tốc:

Khi ECU nhận ra sự giảm tốc, nó giảm lƣợng nhiên liệu phun vào khi cần thiết

để ngăn ngừa hỗn hợp quá đậm trong suốt quá trình giảm tốc.

 Sự cắt nhiên liệu:

Cắt nhiên liệu khi giảm tốc: Trong suốt quá trình giảm tốc độ nếu bƣớm ga đóng

hoàn toàn, ECU ngắt kim phun để cải thiện tính kinh tế nhiên liệu và giảm đáng kể

lƣợng khí thải. Khi tốc độ động cơ giảm xuống dƣới một tốc độ ấn định hoặc cánh

bƣớm ga mở, nhiên liệu đƣợc phun trở lại. Tốc độ động cơ ngắt nhiên liệu và tốc độ

động cơ khi phun nhiên liệu trở lại sẽ cao hơn khi nhiệt độ nƣớc làm mát thấp nhƣ

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 57 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

trên đồ thị:

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

n Cắt nhiên liệu

Phun trở lại 2000

Thấp to nƣớc làm mát Cao

Hình 3.39: Đồ thị biểu diễn sự cắt nhiên liệu

 Cắt nhiên liệu tại tốc độ động cơ cao:

Để ngăn ngừa động cơ vƣợt tốc, kim phun sẽ ngừng phun nếu tốc độ động cơ

tăng lên trên mức giới hạn. Sụ phun nhiên liệu đƣợc phục hồi khi tốc độ động cơ

giảm xuống dƣới giới hạn.

 Sự hiệu chỉnh theo điện áp ắc qui:

K

1.0

Low 14V Hight Điện áp ECU

Hình 3.40: Hiệu chỉnh lƣợng phun theo điện áp

Có một sự trì hoãn giữa thời gian mà ECU gởi tín hiệu đến kim phun và thời

gian phu thực tê. Sự trì hoãn càng dài thì thời gian mở của kim phun càng ngắn so với

lƣợng đã tính toán trong ECU và lƣợng nhiên liệu phu bị giảm đi một ít, không đủ

đáp ứng chế độ tỉa củ động cơ. Do đó, cần phải có sự hiệu chỉnh thời gian nhấc kim

theo điện áp.

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 58 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

Trong khi hiệu chỉnh theo điện áp, ECU bù trừ cho sự trì hoãn này bằng cách

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

kéo dài thời gian tín hiệu mở kim phun thêm một đoạn tùy theo độ dài của đoạn trì

hoãn.

3.4.3. Điều khiển chế độ không tỉa (cầm chừng) và kiểm soát khí thải

Để điều chỉnh tốc độ cầm chừng, ngƣời ta cho thêm một lƣợng gió đi tắt qua

cánh bƣớm ga vào động cơ nhằm tăng lƣợng hỗn hợp để giữ tốc độ cầm chừng khi

động cơ hoạt động ở các chế độ tải khác nhau. Lƣợng gió đi tắt này đƣợc kiểm soát

bởi một van điện gọi là van điều khiển cầm chừng. Đôi khi biện pháp mở them cánh

bƣớm ga cũng đƣợc sử dụng.

 Chế độ khởi động

Khi động cơ ngừng hoạt động, tức không có tín hiệu tốc độ động cơ gởi đến

ECU thì van điều khiển mở hoàn toàn, giúp động cơ khởi động lại dể dàng.

 Nhờ thiết lập trạng thái khởi động ban đầu, việc khởi động dễ dàng và

lƣợng gió phụ vào nhiều hơn. Tuy nhiên khi động cơ đã nổ (tốc độ tăng) nếu van vẫn

mở lớn hoàn toàn thì tốc độ động cơ sẻ tăng quá cao. Vì vậy, khi động cơ đạt đƣợc

một tốc độ nhất đinh (phụ thuộc vào nhiệt độ nƣớc làm mát), ECU gởi tín hiệu đến

van điều khiển cầm chừng để đóng từ vị trí mở hoàn toàn đến vị trí đƣợc ấn định theo

nhiệt độ nƣớc làm mát.

A %độ mở 100%

B

to nƣớc

Hình 3.41: Điều khiển cầm chừng ở chế độ sau khởi động

20o Ví dụ động cơ khởi động khi nhiệt độ nƣớc là mát ở 20oC thì van điều khiển sẽ

đóng dần từ vị trí mở hoàn toàn A đến điểm B để đạt tốc độ ấn định:

 Chế độ hâm nóng

Khi nhiệt độ động cơ tăng lên van điều khiển tiếp tục đóng từ B →C cho đến khi

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 59 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

nhiệt độ nƣớc làm mát đạt ở 80oC.

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

A %độ mở 100%

B

C

to nƣớc

Hình 3.42: Điều khiển cầm chừng ở chế độ hâm nóng

20o 80o  Chế độ máy lạnh

Khi động cơ đang hoạt động, nếu ta bật điều hòa nhiệt độ, do tải của máy nén

lớn sẽ làm tốc độ cầm chừng động cơ tụt xuống. Nếu sự chênh lệch tốc độ thật sự của

động cơ và tốc độ ổn định của bộ nhớ lớn hơn 20v/p thì ECU sẽ gởi tín hiệu đến van

điều khiển để tăng lƣợng khí thêm vào qua đƣờng bypass nhằm mục đích tăng tốc độ

động cơ khoảng 100v/p. Ở những xe có trang bị ly hợp máy lạnh điều khiển bằng

ECU , khi bật công tắc máy lanh ECU sẽ gởi tín hiệu tới van điều khiển trƣớc để tăng

tốc độ cầm chừng sau đó đến ly hợp máy nén để tránh tình trạng động cơ đang chạy

bị khựng đột ngột.

 Theo tải máy phát

Khi bật các phụ tải điện công suất lớn trên xe, tải động cơ sẽ tăng do lực cản của

máy phát lớn. Để tốc độ cầm chừng ổn định trong trƣờng hợp này, ECU sẽ bù thêm

nếu thấy tải của máy phát tăng.

 Tín hiệu từ hộp số tự động

Khi tay số ở vị trí “R”, “P” hoặc “D”, một tín hiệu điện áp đƣợc gửi về ECU để

điều khiển mở van cho một lƣợng khí phụ vào làm tăng tốc độ cầm chừng.

3.5. Hệ thống tự chuẩn đoán

3.5.1. Tổng quan về hệ thống tự chuẩn đoán

Những ECU trên tất cả các loại động cơ ngày nay đều có hệ thống tự chuẩn đoán

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 60 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

để kiểm tra hầu hết các mạch tín hiệu vào vủa hệ thống điều khiển động cơ. Khi ECU

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

phát hiện lỗi, nó điều khiển đèn kiểm tra sang để cảnh báo lái xe biết đƣợc hệ thống

đang bị lỗi. Đồng thời ECU sẽ lƣu mã lỗi đó vào trong bộ nhớ để ngƣời sửa chữa có

thể xác định đƣợc mã lỗi để tiến hành sửa chữa.

Nếu các lỗi mạch điện khác xảy ra thì đèn sẽ tắt. Tuy nhiên mã lỗi sẽ đƣợc lƣu

lại trong bộ nhớ của ECU ngay cả khi công tắt máy OFF. Đối với hầu hết các loại

động cơ, để đọc lỗi từ bộ nhớ có thể thực hiện bằng cách nối cực T (hoặc TE1) và E1

với nhau và có thể đếm số lần chớp của đèn kiểm tra.

Sauk hi sửa chữa chúng ta phải xóa các mã lỗi trong bộ nhớ của ECU bằng cách

ngắt điện đến cực BATT của ECU .

3.5.2. Nguyên lý phát hiện lỗi

Hệ thống phát hiện lỗi ECU là chƣơng trình nhận những giá trị tín hiệu cảm biến

so sánh với giới hạn cho phép, nếu nằm trong giới hạn này thì hệ thống bình thƣờng,

ngƣợc lại nếu nằm ngoài giới hạn này thì hệ thống bị lỗi. Giới hạn tín hiệu bình

thƣờng dùng đễ xác định lỗi hầu hết các cảm biến theo giới hạn hoạt động của tín

hiệu cảm biến. Ngay khi tín hiệu cảm biến nằm trong giới hạn này thì ECU cho biết

hệ thống bình thƣờng. Với nguyên lý trên, khi cảm biến phát ra một tín hiệu này

không đúng với điều kiện hoạt động thực tế thì ECU cũng không thể phát hiện đƣợc.

Điện áp THW(V)

Khoảng hoạt động bất thƣờng

Khoảng hoạt động bất thƣờng

5 4.8 4 3 2 1 0.1 0 Nhiệt độ (oF) B Khoảng hoạt động bình thƣờng

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 61 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

A 280o F Hình 3.43: Nguyên lý phát hiện lỗi của cảm biến nhiệt độ động cơ -60o F

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

Hình trên biểu diễn giới hạn phát hiện lỗi thông số của tín hiệu THW. Điểm A là

nhiệt độ hoạt động bình thƣờng và nằm trong vùng giới hạn bình thƣờng. Điểm B

hiển thị điểm đông đặc của nƣớc và cũng là giới hạn bình thƣờng. Nếu động cơ đang

hoạt động ở nhiệt độ bình thƣờng nhƣng tín hiệu THW gởi đến ECU là nhiệt độ đông

đặc (tại điểm B), động cơ sẻ hoạt động với hỗn hợp rất giàu và có thể không khởi

động đƣợc khi động cơ nóng. Bởi điểm B nằm trong vùng hoạt động bình thƣờng

ECU sẽ không phát hiện đƣợc lỗi này. Vì vậy, không có mã lỗi đƣợc phát hiện trong

trƣờng hợp này.

3.5.3. Phƣơng pháp truy xuất mã lỗi

Tùy theo loại xe mà giắc chuẩn đoán đƣợc bố trí khác nhau. Ví dụ, đối với hầu

hết các xe Toyota chúng ta có thể thực hiện hai quy trình sau:

- Normal mode: cố sẽ chớp theo những chuỗi khác nhau, mỗi chuỗi chớp ứng

với một mã số hƣ hỏng.

-Test mode: Dùng để phát hiện các lỗi mạch điện chập chờn mà chế độ normal

mode rất khó phát hiện đƣợc. Trong chế độ chẩn đoán này động cơ không báo mã lỗi

mà chỉ báo có lỗi xảy ra trong hệ thống. Nếu muốn xác định mã lỗi ta quay lại chế độ

Normal mode.

Đối với Toyota có hai cách hiển thị mã lỗi qua đèn check Để xác định hƣ hỏng ở

các bộ phận xe. Nếu xe có sự cố ở bộ phận nào của hệ thống điều khiển động cơ thì

đèn báo sự engine lamp. Kiểu hiện thị 1-digit và kiểu 2-digit.

Kiểu 1-digit

Nếu hệ thống bình thƣờng đèn check engine chớp liên tục với tần số khoảng 2

lần/giây. Còn nếu có sự cố trong hệ thống đèn chớp theo nguyên tắc sau:

- Thời gian đèn sang trong khoảng 0.5s

- Thời gian nghỉ giữa 2 lần chớp khoảng 0.5s

- Thời gian nghỉ giữa 2 mã lỗi là 2.5s

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 62 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

- Thời gian nghỉ giữa 2 chu kỳ là 4.5s

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

0,5s 0,5s

2,5s 4,5s

Code 4 Code 3

Hình 3.44: Biểu diễn mã lỗi kiểu 1 digit

Kiểu 2-digit

Nếu hệ thống bình thƣờng đèn check engine chớp liên tục với tần số khoảng 2

lần/giây. Còn nếu có sự cố trong hệ thống đèn chớp theo nguyên tắc sau:

- Thời gian đèn sang trong khoảng 0.5s

- Thời gian nghỉ giữa 2 lần chớp khoảng 0.5s

- Thời gian nghỉ giữa lần chớp hang chục và hàng đơn vị khoảng 1.5s

- Thời gian nghỉ giữa 2 mã lỗi 2.5s

- Thời gian nghỉ giữa 2 chu kỳ 4.5s

0,5s 0,5s

1,5s 2,5s 4,5s

Code 22 Code 12

Hình 3.45: Biểu diễn mã lỗi kiểu 2 digit

Nếu hệ thống chỉ có một sự cố thì các mã này sẽ lặp lại sau khoảng nghỉ 4.5s.

Nếu có nhiều sự cố thì hệ thống chẩn đoán sẽ phát lần lƣợt các mã số sự cố thấp đến

cao. Khoảng nghỉ giữa sự cố này với sự cố kia là 2,5s. Sau khi phát hết lần lƣợt các

mã sự cố đèn sẽ tắt 4.5s và lại lần lƣợt phát lại các mã số cho đến khi nào ta rút giây

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 63 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

nối tắt lỗ E1 và TE1 ở giắc kiểm tra.

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

Ngày nay, việc chẩn đoán có thể không bóa bằng đèn check engine mà đƣợc

hiển thị bằng máy quét mã lỗi (scanner). Khi thực hiện thao tác chẩn đoán thì trên

màn hình máy quét sẽ báo cả tên các mã sự cố. Ngoài ra, máy quét còn có thể chẩn

đoán qua các dữ liệu của động cơ.

4. THIẾT KẾ MẠCH GIAO TIẾP VI ĐIỀU KHIỂN P89V51RD2 VÀ ECU

ĐỘNG CƠ

4.1. Cơ sở giao tiếp

Nhƣ phần trên đã trình bày, trong một số động cơ EFI có báo mã lỗi theo

phƣơng pháp nháy đèn báo, nếu vi điều khiển đọc đƣợc tín hiệu điều khiển đèn báo

của ECU, ta hoàn toàn có thể xác định đƣợc mã lỗi báo về dựa vào cách thức báo lỗi.

Lúc này, tín hiệu điều khiển ra (output) của ECU (điều khiển đèn báo) sẽ trở thành tín

hiệu vào (input) đối với vi điều khiển. Thông thƣờng, mức điện áp để đèn báo sang là

mức 12V, vì vậy muốn đọc tín hiệu này phải qua một mạch chuyển mức logic 5V để

tƣơng thích với chuẩn TTL của VĐK.

Thông thƣờng, các tín hiệu báo bằng số lần nhấp nháy đèn và khoảng thời gian

giữa các lần nháy tuân theo 1 chuẩn cố định. Tuỳ theo kiểu báo 1 Digit hoặc 2 Digit

mà sẽ có khoảng thời gian trống giữa các digit là xác định. Dựa vào cơ sở này ta có

thể đọc lại các digit và tăng các biến đếm lên để có thể lƣu digit đọc đƣợc vào trong

RAM, sau đó dựa vào kết quả để viết chƣơng trình xuất ký tự ra màn hình LCD. Ví

dụ sau đây mô tả một đoạn chƣơng trình con đơn giản đọc 1 digit và xuất ra LCD:

;---------------------------------

CHECK_ENGINE BIT P1.3 ; tín hiệu check_engin đọc vào chân P1.3

START_KIEMTRA:

JB CHECK_ENGINE, START_KIEMTRA

INC DIGIT ; Tăng biến đếm lên

CALL DELAY1,2s ; DELAY 1,2 S

KIEM_TRA_DEN:

JB CHECK_ENGINE, THOAT_KIEMTRA

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 64 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

INC DIGIT

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

CALL DELAY1S

JMP KIEM_TRA_DEN

THOAT_KIEMTRA:

CALL HIEN_THI_LCD

Giải thích:

Giả sử các tín hiệu đèn báo cách nhau 0,5s .

Trƣớc tiên ta kiểm tra bắt đầu quá trình báo đèn check_engine :

- Nếu đèn Check Engine không báo , tức là không có sự chuyển mức từ 1 về 0

thì tiếp tục kiểm tra.

- Nếu đèn Check Engine báo, tức là bắt đầu kiểm tra.

Delay 1 khoảng thời gian 1,2s để kiểm tra.

- Nếu đèn Check Engine không báo ( đang còn ở mức 1) thì thoát khỏi

chƣơng trình kiểm tra.

- Nếu đèn Check Engine báo ( mức 0 ) thì tăng biến đếm sau đó delay 1 khoảng

thời gian 1s và tiếp tuc trở lại kiểm tra cho đến khi đèn check engine không báo nữa

thì thoát ra ngoài vòng kiểm tra và hiển thị kết quả ra LCD.

4.2. Phƣơng án thiết kế

P89V51RD2 là bộ vi điều khiển mạnh trong họ 8051 do hãng Philips sản xuất.

Với dung lƣợng bộ nhớ lớn (64Kbyte Flash và 1Kbyte RAM), tích hợp dãi đếm lập

trình đƣợc PCA, chức năng Watchdog chống treo vi điều khiển,độ ổn định cao, tin

cậy.. P89V51RD2 là chip khá thông dụng ở Việt Nam, có thể mua dễ dàng.

ADC0809 là một thiết bị CMOS tích hợp với một bộ chuyển đổi từ tƣơng tự

sang số 8 bit, bộ chọn 8 kênh và một bộ logic điều khiển tƣơng thích. Bộ chuyển đổi

AD này dùng phƣơng pháp chuyển đổi xấp xỉ liên tiếp. Bộ chọn kênh có thể truy xuất

bất cứ kênh nào trong các ngõ vào tƣơng tự một cách độc lập.

Sử dụng LCD 16x2 để làm thiết bị hiển thị.

Vì vậy sử dụng P89V51RD2 kết hợp với ADC0809 và LCD là giải pháp thuận

lợi và tiết kiệm nhất trong phạm vi đề tài mà vẫn đảm bảo đƣợc các yêu cầu đặt ra của

đề tài.

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 65 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

4.4. Sơ đồ mạch tổng thể của thiết bị hiển thị mã lỗi

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

Hình 4.1: Sơ đồ nguyên lý mạch hiển thị

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 66 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

4.5. Giới thiệu động cơ thử nghiệm

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

Động cơ đang khảo sát là động cơ 4A - FE đƣợc lắp trên xe TOYOTA

Đây là loại động cơ thuộc thế hệ mới, có:

- Bốn xy lanh thẳng hàng

- Có hệ thống phun xăng điện tử EFI

- Thứ tự làm việc các xilanh 1-3-4-2

- Các thông số kỹ thật của động cơ:

+ Công suất cực đại: Memax(n=6000v/p)=69[KW]

+ Mômen xoắn cực đại: Mxmax(n=4000v/p)=127[Nm/v.p]

+ Tỷ số nén:

+ Dung tích động cơ: 1587[cm3]

+ Hành trình piston: S=77[mm]

+ Tiêu hao nhiên liệu: 5.8/7,4/8,6lít/100[Km]

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 67 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

- Sơ đồ mạch điện

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 68 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

Hình 4.2: Sơ đồ mạch điện tổng quát trên xe TOYOTA 4A-FE

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

5. CHƢƠNG TRÌNH GIAO TIẾP ECU VÀ HIỂN THỊ MÃ LỖI LÊN LCD

5.1. Lƣu đồ thuật toán

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 69 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

Hình 5.1: Lƣu đồ thuật toán chƣơng trình chính

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 70 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

Hình 5.2: Lƣu đồ thuật toán chƣơng trình con

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

5.2. Chƣơng trình

;----------------------------------------------------------------------------

;---Chuong trinh dieu khien he thong quet ma loi----------------

;-----------------dong co TOYOTA-----------------------------------

;-----------------KHAI BAO CAC I/O------------------------------------

;--INPUT------------------------------

CT_START BIT P3.7 ; công tắc để bắt đầu việc giao tiếp

CT_IDL BIT P3.6 ; công tắc không tải

SPEED BIT P1.3 ; đầu vào cảm biến tốc độ

KT BIT P3.5 ; đầu vào để nhận biết tín hiệu đèn CHECK_ENGINE

;----------------------------------------

;---DIEU KHIEN ADC--------------- ; khai báo các chân điều khiển ADC

ALE BIT P1.4

OE BIT P1.5

START_ADC BIT P1.6

EOC BIT P3.3

ADC_DATA EQU P2

;----------------------------------------

;--DIEU KHIEN LCD----------------

RS BIT P1.0

RW_LCD BIT P1.1

EN_LCD BIT P1.2

DATA_LCD EQU P0

;-----------------------------------------

TIME EQU 30H

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 71 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

CODE_NUMBER EQU 31H

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

DIGIT1 EQU 32H

DIGIT2 EQU 33H

NUM_DIS EQU 34H

NUM_CHAR EQU 35H

;*****************************

;** BAT DAU CHUONG TRINH ****

;*****************************

ORG 0000H ; điểm nhập của chƣơng trình khi reset

LJMP MAIN ; nhảy đến chƣơng trình chính

;------------------------------------------------------------------

ORG 0030H

MAIN:

MOV P2,#0FFH

MOV P3,#0FFH

MOV TMOD,#11H

MOV IE,#8AH

CLR IE.7 ;CAM NGAT

LCALL CHECK_ERROR ; gọi chƣơng trình kiểm tra lỗi

SJMP $

;-------------------------------------------------------

INIT_LCD: ; chƣơng trình con để khởi động LCD

CLR RS

CLR RW

CLR EN_LCD

SETB EN_LCD

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 72 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

MOV DATA_LCD,#28h

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

CLR EN_LCD

LCALL WAIT_LCD

MOV A,#28H

LCALL WRITE_TO_LCD

LCALL WAIT_LCD

MOV A,#0EH

LCALL WRITE_TO_LCD

LCALL WAIT_LCD

MOV A,#06H

LCALL WRITE_TO_LCD

LCALL WAIT_LCD

RET

;----------------------------------

CHECK_ERROR: ; chƣơng trình con kiểm tra lỗi

MOV CODE_NUMBER,#1 ; Đọc code 1

JB NUT_START,$ ; chờ nút Start thì bắt đầu

JB KT,$ ; chờ tín hiệu đèn CHECK_ENGINE

STEP0: ; nếu đèn báo đƣợc tác động, KT = 0

MOV DIGIT1,#0 ; ban đầu giá trị digit 1 và digit 2 là 0

MOV DIGIT2,#0

LCALL READ_CODE ; gọi chƣơng trình con đọc 2 digit trong mỗi code

MOV TIME,#20

LCALL DELAY100MS ; DELAY 2S ; delay 2s để đọc code khác

STEP1:

JB KT,FINISH ; nếu không có đèn báo thì đã hoàn thành

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 73 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

INC CODE_NUMER ; nếu có đèn báo thì tiếp tục đọc code tiếp theo

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

LJMP STEP0

;--

FINISH:

LCALL DISPLAY_THONGBAO ; hiển thị thông báo có lỗi hay không

LCALL DISPLAY_KETQUA ; hiển thị lỗi nếu có

RET ; quay về chƣơng trình chính

;--------------------------------------------

READ_CODE:

INC DIGIT1

MOV TIME,#5 ; delay 0,5s để đếm số lần chớp đèn của một code

LCALL DELAY100MS

JNB KT,READ_CODE ; nếu có đèn báo thì tiếp tục đếm

MOV TIME,#10 ; nếu không có đèn báo thì delay1s để chuyển digit thứ 2

LCALL DELAY100MS

JB KT,EXIT_READCODE ; nếu không có đèn báo có nghĩa là hết 1 code

READ_DIGIT2:

INC DIGIT2

MOV TIME,#5

LCALL DELAY100MS; DELAY 0,5S

JNB KT,READ_DIGIT2

EXIT_READCODE:

MOV A,DIGIT1

SWAP A

ANL A,#11110000B

ORL A,DIGIT2

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 74 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

MOV R7,CODE_NUMBER

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

MOV @R1+50H,A ;LUU CODE

RET

;---------------------------------------------------

DISPLAY_THONGBAO:

PUSH ACC

MOV A,51H

CJNE A,#80H,BAO_LOI

MOV DPTR,#TEXT_OK

LCALL DISPLAY_TEXT

LJMP THOAT_THONGBAO

BAO_LOI:

MOV A,CODE_NUMBER

LCALL CONVERT_BCD8BIT_TO_DECIMAL

MOV DPTR,#THONG_BAO1

LCALL DISPLAY_TEXT

LCALL DISLAY_CODE_NUMBER

MOV DPTR,#THONG_BAO2

LCALL DISPLAY_TEXT

THOAT_THONGBAO:

RET

;----------------------------------------------

CONVERT_BCD8BIT_TO_DECIMAL: ;chuyển số BCD 8 bit về thập phân

MOV B,#100

DIV A,B

MOV SO_HANG_TRAM,A

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 75 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

MOV A,B

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

MOV B,#10

DIV A,B

MOV SO_HANG_CHUC,A

MOV SO_HANG_DONVI,B

RET

;----------------------------------------------

DISPLAY_TEXT:

MOV NUM_CHAR,#0

LOOP_DISPLAY:

MOV A,NUM_CHAR

MOV A,@A+DPTR

CJNE A,#00H,TIEP_TUC

LJMP THOAT_DISPLAY_TEXT

INC NUM_CHAR

SETB RS

LCALL WRITE_TO_LCD

LJMP LOOP_DISPLAY

THOAT_DISPLAY_TEXT:

RET

;----------------------------------------------

DISLAY_CODE_NUMBER: ; hiển thị số lỗi (số code) xuất hiện

MOV A,SO_HANG_TRAM

ADD A,#30H

SETB RS

LCALL WRITE_TO_LCD

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 76 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

MOV A,SO_HANG_CHUC

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

ADD A,#30H

SETB RS

LCALL WRITE_TO_LCD

MOV A,SO_HANG_DONVI

ADD A,#30H

SETB RS

LCALL WRITE_TO_LCD

RET

;----------------------------------------------

DISPLAY_KETQUA: ; hiển thị lỗi từ mỗi code

MOV R1,#0

DIS_KQ0:

MOV A,@R1+50H

LCALL GIAI_MA_HIEN_THI ; giải mã xem mỗi code tƣơng ứng lỗi gì

INC R1

CJNE R1,CODE_NUMBER,DIS_KQ0

THOAT:

MOV DPTR,#TEXT_FINISH ; hiển thị việc hoàn thành kiểm tra

LCALL DISPLAY_TEXT

RET

;-----------------------------------------------

GIAI_MA_HIEN_THI:

CJNE A,#12H,MA2

MOV DPTR,#ERROR1

LCALL DISPLAY_TEXT

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 77 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

LJMP THOAT_GMHT

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

MA2:

CJNE A,#13H,MA3

MOV DPTR,#ERROR2

LCALL DISPLAY_TEXT

LJMP THOAT_GMHT

MA3:

CJNE A,#14H,MA4

MOV DPTR,#ERROR3

LCALL DISPLAY_TEXT

LJMP THOAT_GMHT

MA4:

CJNE A,#21H,MA5

MOV DPTR,#ERROR4

LCALL DISPLAY_TEXT

LJMP THOAT_GMHT

MA5:

CJNE A,#22H,MA6

MOV DPTR,#ERROR5

LCALL DISPLAY_TEXT

LJMP THOAT_GMHT

MA6:

CJNE A,#24H,MA7

MOV DPTR,#ERROR6

LCALL DISPLAY_TEXT

LJMP THOAT_GMHT

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 78 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

MA7:

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

CJNE A,#31H,MA8

MOV DPTR,#ERROR7

LCALL DISPLAY_TEXT

LJMP THOAT_GMHT

MA8:

CJNE A,#41H,MA9

MOV DPTR,#ERROR8

LCALL DISPLAY_TEXT

LJMP THOAT_GMHT

MA9:

CJNE A,#42H,MA10

MOV DPTR,#ERROR9

LCALL DISPLAY_TEXT

LJMP THOAT_GMHT

MA10:

CJNE A,#43H,MA11

MOV DPTR,#ERROR10

LCALL DISPLAY_TEXT

LJMP THOAT_GMHT

MA11:

CJNE A,#52H,MA12

MOV DPTR,#ERROR11

LCALL DISPLAY_TEXT

LJMP THOAT_GMHT

MA12:

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 79 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

THOAT_GMHT:

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

RET

;-----------------------------------------------

WRITE_TO_LCD:

MOV DATA_LCD,A

SETB EN_LCD

CLR EN_LCD

LCALL WAIT_LCD

RET

;----------------------------------------------

WAIT_LCD:

CLR RS

SETB RW

LCALL READ_LCD

ORL A,#01111111B

CJNE A,#01111111B,WAIT_LCD

CLR RW

RET

;----------------------------------------------

DELAY100MS:

MOV TH0,#HIGH(-50000)

MOV TL0,#LOW(-50000)

CLR TF0

SETB TR0

JNB TF0,$

CLR TR0

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 80 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

CLR TF0

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

MOV TH0,#HIGH(-50000)

MOV TL0,#LOW(-50000)

CLR TF0

SETB TR0

JNB TF0,$

CLR TR0

CLR TF0

DJNZ TIME,DELAY100MS

RET

;----------------------------------------------

DELAYMS:

MOV TH0,#HIGH(-1000)

MOV TL0,#LOW(-1000)

CLR TF0

SETB TR0

JNB TF0,$

CLR TR0

CLR TF0

DJNZ TIME,DELAYMS

RET

;----------------------------------------------

TEXT_OK:

DB 'NO PROBLEM',00H

THONG_BAO1:

DB 'CO',00H

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 81 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

THONG_BAO2:

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

DB 'LOI XUAT HIEN',00H

DB 'TIN HIEU G HOAC NE KHONG VAO ECU SAU 2S HOAC ERROR1: LAU HON SAU KHI KHOI DONG',00H

DB

ERROR2: 'TIN HIEU G HOAC NE KHONG VAO ECU SAU 0,1 S HOAC LAU HON SAU DONG CO DAT TOC DO 1000 V/P HOAC CAO HON',00H

DB 'TIN HIEU IGF TU HOP DIEU KHIEN DANH LUA KHONG ERROR3: HOI TIEP VE ECU SAU 4, 5 XUNG DANHS LUA',00H

DB 'HO HAY NGAN MACH DAY BO SAY CAM BIEN OXY

ERROR4: TRONG 0,5 S HOAC LAU HON',00H

'HO HAY NGAN MACH TIN HIEU CAM BIEN NHIET DO ERROR5: DB NUOC LAM MAT (THW)',00H

DB 'HO HAY NGAN MACH TIN HIEU CAM BIEN NHIET DO ERROR6: KHI NAP (THA)',00H

'HO HAY NGAN MACH TIN HIEU CAM BIEN AP SUAT DB ERROR7: DUONG ONG NAP (PIM)',00H

DB 'HO HAY NAGN MACH TIN HIEU CAM BIEN VI TRI ERROR8: BUOM GA (VTA)',00H

DB 'KHONG CO TIN HIEU SPD DEN ECU TRONG8 S HOAC ERROR9: LAU HON SAU KHI XE CHAY',00H

DB 'KHONG CO TIN HIEU STA DEN ECU SAU KHI BAT ERROR10: KHOA DIEN',00H

DB

ERROR11: 'KHI TOC DO DONG CO GIUA 1200 VA 6000 V/P, TIN HIEU TU CAM BIEN TIENG GO KHONG DEN ECU TRONG MOT KHOANG THOI GIAN NHAT DINH (KNK)',00H

;*******************

END

6. QUY TRÌNH CHẨN ĐOÁN

Việc kiểm tra và phát hiện hƣ hỏng của mỗi hệ thống trong động cơ EFI phải

đƣợc thực hiện theo các yếu tố sau: đó là “áp suất nén cao”, “ Thời điểm đánh lửa tích

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 82 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

hợp và tia lửa mạnh” và “ hỗn hợp khí – nhiên liệu tốt”.

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

Cần phải xác định xem trục trặc có thực sự xảy ra trong hệ thống EFI hay không.

Do vậy việc đầu tiên khi tiến hành kiểm tra là xác định xem trục trặc xảy ra ở hệ

thống khởi động hay là chính động cơ, nó ảnh hƣởng đến áp suất nén , hay hệ thống

đánh lửa, nó nảh hƣởng đến thời điểm đánh lửa thích hợp hay tia lửa. Sau đó mới

kiểm tra hệ thống EFI, nó điều khiển hỗn hợp khí – nhiên liệu.

Một yếu tố rất quan trọng trong việc chẩn đoán là trƣớc tiên phải hiểu biết chính

xác về các điều kiện xảy ra hƣ hỏng. Do đó đầu tiên phải lắng nghe các phản ánh của

khách hàng và phân tích các thông tin theo trình tự.

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 83 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

Hình 6.1. Quy trình chẩn đoán

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

7. KẾT LUẬN

Sau thời gian tìm hiểu,tính toán thiết kế với sự hƣớng dẫn tận tình của thầy Phạm

Quốc Thái cùng các quý thầy cô trong khoa Cơ khí giao thong, em đã hoàn thành đề

tài tốt nghiệp: “ Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiện lỗi động

cơ ” . Cụ thể các vấn đề đã thực hiện:

- Mục đích đề tài

- Cơ sở lý thuyết về linh kiện thiết kế bộ giao tiếp

- Khảo sát hệ thống điều khiển động cơ

- Thiết kế mạch giao tiếp giữa P89V51RD2 và ECU động cơ

- Chƣơng trình giao tiếp và hiển thị mã lỗi lên LCD

- Quy trình chẩn đoán

Với thời gian khá ngắn nên thiết bị thiết kế mới chỉ đƣợc kiểm tra trên động cơ

TOYOTA 4A-FE và chỉ với chức năng hiển thị lỗi . Với thiết bị này có thể phát triển

lên để có thể đọc đƣợc lỗi của các động cơ khác cùng thông số của các cảm biến để

thuận lợi hơn cho ngƣời kỹ thuật viên.

Trong quá trình làm khó tránh khỏi những sai sót mong quý thầy cô thong cảm,

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 84 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

góp ý và giúp đỡ chỉ bảo để em có thể hoàn thiện đề tài của mình hơn.

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. TS. Trần Thanh Hải Tùng, KS. Nguyễn Lê Châu Thành

Chẩn đoán trạng thái kỹ thuật ô tô

2. TS. Trần Thanh Hải Tùng

Chuyên đề động cơ phun xăng

3. Nguyễn Tất Tiến

Nguyên lý động cơ đốt trong – NXB Giáo dục, 2000

4. PGS.TS Đỗ Văn Dũng

Trang bị điện và điện tử trên ô tô hiện đại – NXB Thống kê Tp Hồ Chí Minh,

2004

5. Tống Văn Ôn, Hoàng Đức Hải

Họ vi điều khiển 8051 – NXB Lao động – Xã hội, 2001

6. Nguyễn Tăng Cƣờng, Phan Quốc Thắng

Cấu trúc và lập trình họ vi điều khiển 8051 – NXB Khoa học và Kỹ thuật,

GVHD: Phạm Quốc Thái Trang: 85 SVTH: Lê Anh Nhật - Lớp 02C4

2004