基于手机蓝牙的奥迪A4L发动机故障设置系统设计

刘阳 郭彬

摘要：本文所设计的系统由上位机（手机）和下位机（故障设置箱）组成，其中故障设置箱包含蓝牙模块、MCU和继电器控制模块三部分。手机APP生成故障设置指令，蓝牙模块接收故障设置指令并传送给MCU，三极管9015再将MCU输出的数字逻辑信号放大，触发继电器切断信号，从而模拟故障发生。系统交互性好，可实现无线操控，具有一定的应用价值。

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

關键词：实车;发动机;故障设置;蓝牙

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

中图分类号：U472.4                                     文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）11-0018-02

0  引言

目前，职业院校在开展发动机故障诊断实训教学中，多采用实训台架[1]。但是，汽车各系统总成之间不是孤立的，台架所设置的故障并不能表征整车实际状况，这使得教学和生产实际不能有效对接。因此，亟需开发贴近生产一线的发动机故障检测诊断实训设备。借助手机蓝牙功能，在不拔插任何插头情况下，就可无线设置并生成故障。

1  系统构成

如图1所示，实训时，将故障设置箱串接在发动机ECU与原车线束之间;通过手机蓝牙无线遥控功能，控制信号的通断，模拟故障的发生。同时为了方便发动机电信号的检测，系统可接入信号检测箱。

2  故障设置箱设计

2.1 故障设置箱构成和原理

系统由上位机（手机）和下位机（故障设置箱）构成。如图2所示，故障设置箱由蓝牙模块、MCU和继电器控制模块三部分组成[2]。其中，蓝牙模块选用HC-05蓝牙串口通信模块;考虑到发动机要设置的故障点较多，MCU选用STC8A8K64S4A12。故障设置箱收到故障设置指令信号后，经过MCU的处理，继电器控制模块通过三极管9015的放大作用，控制继电器切断信号，从而产生故障。

2.2 单片机和蓝牙串口模块

如图3所示，单片机选用STC8A8K64S4A12。芯片内部资源非常丰富，64K Flash、支持IAP，Flash未用区域作为EEPROM，8K 字节RAM，四串口，带15 路12Bit ADC，8 路PWM，内置了I2C、SPI，IO 接口多达60个。

系统选用的HC-05（图4）为主从一体蓝牙串口模块，但故障设置箱采用从机接收模块。该模块集成CSR公司BC41713B蓝牙V2.0芯片、内置8MBits Flash存储芯片以及外置2.4GHz蓝牙天线等。

蓝牙模块与单片机之间的连接示意图如图5所示。单片机P5.2和P5.3口分别连接与蓝牙模块的RXD和TXD。由于系统是采用AT指令集方式来实现所有蓝牙模块的功能，所以在设计时需要对其进行一些控制设置，这样才可以使得单片机能够通过代码控制继电器，蓝牙模块与单片机之间通信连接流程如图6所示。

2.3 继电器控制模块

单片机I/O口直接驱动继电器的能力很弱，须增加三极管，以扩充输出能力[3]。当STC8A8K64S4A12单片机的引脚为低电平输出时，三极管8550能放大电流并导通，使得常闭触点开关断开，传感器或执行器所在线路断开，故障产生。考虑到故障设置箱的制造便利性，直接选用市场上4块16路的继电器控制模块（三极管驱动并带光耦隔离）。

3  软件设计

3.1 手机蓝牙与HC-05蓝牙模块通信系统设计

3.1.1 蓝牙授权

在AndroidManifest.xml文件中，需要系统对蓝牙进行授权，这包含获得默认蓝牙适配器和启动蓝牙适配器两种情况。

3.1.2 蓝牙的支持、打开、搜索、配对及连接

首先判断是否支持蓝牙，这是因为只有当默认适配器不为空时，系统才支持蓝牙;然后进行蓝牙打开的确认，考虑到用户方便性，手机在故障设置APP启动的时候，要求系统能够自动打开蓝牙;接着开始搜索故障设置箱，搜索到目标设备后，通过广播的形式，将目标设备信息发送至mainctivity函数中，并对设备信息进行解析;最后进行蓝牙的配对，通过给ListView添加点击事件，保证手机蓝牙和故障设置箱之间连接，实现两者之间的数据传输通信。

3.2 手机端故障设置界面设计

蓝牙互联成功后，进入故障设置界面（图7），点击所要想设置的那个故障对应的按钮，按钮由绿变灰，表示故障设置操作完成。

4  实验与验证

通过手机APP，选择拟设置的故障，蓝牙通讯将指令发送至故障设置箱，相关信号切断，故障产生。验证时，进入奥迪ODIS故障诊断系统，查阅故障代码，并分析异常数据[4]，结合已发生的故障现象，确定故障已成功设置。

5  结语

综上所述，系统利用手机蓝牙功能，在不破坏原车线束的基础上，无线完成设置故障。系统交互性好，扩展性强，装置携带方便，具有一定的推广意义。

参考文献：

[1]陈加国，周立，张书慧.汽车发动机电控系统实训台的研究与制作[J].南京工业职业技术学院学报，2012，12（04）：39-41.

[2]林志谋.一种基于手机蓝牙的智能家居系统设计[J].顺德职业技术学院学报，2017，15（01）：10-12.

[3]王薇.浅谈51单片机IO引脚驱动能力[J].电脑知识与技术，2014，10（09）：2159-2160，2163.

[4]一汽-大众汽车有限公司.ODIS车辆诊断系统操作方法官方使用手册[EB/OL].（2019.06.04）2020.04.12.https：//max.book118.com/html/2019/0603/8030070100002026.shtm.