目 录
1 绪论......................................................................................................................... 1
1.1汽车诊断技术发展简史 ................................................................................. 1 1.2 汽车故障诊断的研究现状 ........................................................................... 2
1.2.1国外发展现状..................................................................................................... 2 1.2.2 国内发展现状.................................................................................................... 4 1.2.3发展趋势............................................................................................................. 5
1.3论文结构及内容 ............................................................................................... 6
2 汽车故障自诊断系统...................................................................................... 7
2.1 自诊断系统 ....................................................................................................... 7
2.1.1 汽车自诊断的基本原理及组成........................................................................ 7 2.1.2 汽车故障自诊断系统的发展............................................................................ 8
2.2 OBD-II系统 .................................................................................................... 10
2.2.1 OBD简介........................................................................................................... 10 2.2.2 OBD-II的工作原理......................................................................................... 10 2.2.3 OBD-II主要特点..............................................................................................11 2.2.4 OBD的发展趋势............................................................................................... 12
3汽车故障诊断仪的硬件设计 ...................................................................... 13
3.1 硬件原理与功能............................................................................................ 13
3.1.1 硬件原理.......................................................................................................... 13 3.1.2硬件支持的主要功能....................................................................................... 14
3.2硬件电路及接口电路设计 .......................................................................... 14 3.2.1硬件电路的总体框架 ............................................................................... 14
3.2.2 c8051F020单片机........................................................................................... 15
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3.2.3 CAN总线接口电路的设计............................................................................... 15 3.2.4 LIN通信模块的设计....................................................................................... 18 3.2.5 串行总线接口电路设计.................................................................................. 18 3.2.6 键盘显示及存储器电路.................................................................................. 18
3.3 硬件抗干扰设计............................................................................................ 19
4 系统软件设计探讨......................................................................................... 19
4.1系统主函数模块 ......................................................................... 20 4.2 键盘扫描模块 ............................................................................ 21 4.3显示模块 .................................................................................... 21 4.4 通信模块 ................................................................................. 22 4.5 故障码处理模块 ...................................................................... 22 4.6 软件抗干扰设计 ...................................................................... 22
5故障诊断仪的故障诊断过程 ..................................................................... 23
5.1汽车故障诊断仪的故障整体诊断流程 .................................................. 23 5.2汽车故障诊断协议 ....................................................................................... 24 5.3大众车系故障诊断的实现 ......................................................................... 26
5.3.1 物理层实现................................................................................................... 26 5.3.1数据链路层实现.............................................................................................. 27 5.3.2 应用层实现..................................................................................................... 28
6 总结与展望....................................................................................................... 30
6.1 研究总结......................................................................................................... 30 6.2 展望 .................................................................................................................. 30
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1 绪论
1.1汽车诊断技术发展简史
随着社会的发展和技术的进步，汽车故障诊断技术经历了几个阶段的演变 过程。
第一阶段，汽车诊断主要是依靠有一定技术和经验的工匠，凭耳听、手摸的方法来了解汽车的运行性能，再根据已掌握的实践经验进行汽车故障的判断。这种原始的诊断方式十分简单，完全依靠检查者的感觉(视、听、触觉等等)和经验进行。虽然不需要设备的投资和昂贵的仪器费用，但需要检查者本身要具有丰富的技术经验。尽管如此，诊断中也难免发生失误，因而这是一种费时、费力且精度不高的诊断方法[1] [2]。
第二阶段，随着科学技术的进步，一些简单的测试仪表(如转速表、气压表、真空表、电压表和电流表等，尤其是化油器汽车专用示波器)被应用到汽车诊断中，从而使汽车诊断从“耳听、手摸”的定性阶段逐渐转变为“仪表测量”的定量阶段。
第三个发展阶段是专用诊断设备的应用阶段。电子技术的进步，特别是计
算机在专用诊断设备上的应用，对汽车诊断技术产生了重大影响。诊断设备由单机发展为配套，由单功能发展为多功能，由手工操作发展为自动控制，并逐步开发出实用的汽车诊断专家系统。目前投入使用的汽车诊断设备中用于发动机诊断的主要有：发动机无负荷测功仪、发动机综合测试仪、电子示波器、点火正时仪、频谱分析仪等；用于底盘诊断的主要有：制动试验台、侧滑试验台、底盘测功仪等。
时至今日，汽车诊断技术的发展已经历如下阶段： ? 凭经验进行诊断的人工检测阶段； ? 利用简单仪器、仪表检测阶段；
? 利用汽车维修专用设备及智能化仪器进行综合诊断阶段；
从汽车诊断技术的发展来看，不难看出，汽车诊断越来越倾向于控制器的智能化自珍断，主要表现在：
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1．控制器能直接获取各传感器的信息，能直接驱动各执行机构动作。 2．控制器本身是一个微型计算机系统，随着计算机技术的逐渐发展，功能越来越全，信息处理能力越来越强，使汽车故障诊断能力随之提高。
3． 自诊断技术经历了多年的发展，故障信息的处理模型和算法都比较丰富，依此编程使控制器具备自诊断功能，即能对大部分故障作处理分析，若把诊断结果以标准通信及数据格式传送到故障诊断仪或计算机，则可依赖上位机的强大功能及辅助设备得到更直观、更深层的故障数据分析和处理。
4．汽车故障主要在于电气和机械故障，电气故障主要通过控制器自诊断，然后用故障诊断仪显示故障信息，机械故障的读取还得用到其它一些专用仪器。
总之，在科学技术高速发展的今天，人类越来越重视自身安全的保障和自然界的生态平衡。因此，当今汽车诊断技术的发展将集中在汽车安全性能的检测和汽车排放污染度的测定等方面。然而，虽然汽车诊断技术发展很快，但目前的诊断仪器设备还只能诊断汽车的部分性能和故障。对某些总成如离合器、变速箱、差速器等的故障诊断，还缺乏方便、实用的仪表设备可以利用；汽车的外观检查，如车体是否周正，车身和驾驶室是否开裂、变形，甚至一些能引起重大事故的部位的缺陷，如转向横拉杆、传动轴和车轮螺栓松动等，都离不开人工检查[3]。
1.2 汽车故障诊断的研究现状 1.2.1国外发展现状
国外的汽车故障诊断技术经过了30多年的发展，到了20世纪90年代所推出的诊断设备具有如下特点：
? 由随车微处理器接受信息，用车外诊断系统进行分析，具有先进检测功
能；
? 具有汽车诊断专家系统，这种汽车诊断专家系统就是模拟熟练的汽车维
修人员思维的计算机程序，将熟练汽车维修人员的知识移植于诊断方法中；
? 可提供详尽的数据及技术信息，沟通用户与维修厂家，制造厂家的联系。
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毕业论文
20世纪90年代末，一些发达国家的汽车诊断技术已经达到了广泛应用的阶段，给交通安全、环境保护、节约能源、降低运输成本等方面带来了明显的社 会效益和经济效益。
从2000年后至今，国外汽车诊断设备发展的重要特征是直接采用各种自动化的综合诊断技术，不断开发新的汽车诊断专家系统，增加难度较大的诊断项目，扩大诊断范围，采用“智能化、自动化”的诊断方式，提高对非常复杂故障的诊断能力和预测故障的能力，使汽车诊断技术向新的高度发展。国外的汽车诊断设备主要有奔驰公司的“STAR 2000”、美国SNAP—ON公司的VANTAGEMT2400(又称红盒子)、英国AUTOLOGIC公司的AUTOLOGIC和德国大陆公司minidia92等等。
其中“STAR 2000\综合了应用诊断系统DAS(Diagnosis Assistance System)、手持式诊断仪HHT(Hand—Held Tester)视窗版、测量技术支持MY(Measurement Technic)、车间信息系统WIS(Workshop Information System)等多种功能。
DAS提供快速、准确地诊断指导．在功能测试的基础上，根据参考数值、相关的电路图和所测数值，提供相应的诊断措施．并提供大量的洋细维修说明。可诊断的系统包括：发动机、自动变速器、空调系统、ABS、奔驰原厂防盗DASX系统及其OBD-II系统等。
视窗版HHT涵盖了以前HHT电脑的所有功能，使新一代智能诊断仪同样能运用于以前的各类车型。W1S信息系统可提供全方位的诊断资料，保证在监测过程中随时核对各项技术数据，查找故障原因。
美国SNAP-ON公司的“红盒子”也是个功能强大的电控系统检测设备。它将双通道汽车专用示波器、双通道汽车专用电表、油压测试、点火测试、欧美亚车系传感器和执行器测试、维修诊断提示以及原厂维修技术通报等具有重要价值的数据库有机地结合为一体，可以简捷、准确地对中外汽车进行系统诊断测试。
“红盒子”可以进行的测试有三类：(1)传感器、执行器及电器元件测试。可测试电压、电流、电阻、频率、占空比、点火闭合角、喷油脉冲宽度和发动机转速等；(2)次级点火波形测试。它可以测试常见欧美亚车型的分电器点火系统、无分电器点火系统和双火花塞点火系统；(3)压力测试。选配SNAP-ON提供的电子式压力传感器及油压测试接头，可以测试电喷发动机的燃油压力、机油压力以及自动变速器控制油压。
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