BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN VĂN NGỌC THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY CHẨN ĐỐN ƠTƠ THƠNG QUA MẠNG CAN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 605246 S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN VĂN NGỌC THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY CHẨN ĐỐN ƠTƠ THƠNG QUA MẠNG CAN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 605246 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2013 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy chẩn đốn tơ thơng qua mạng CAN LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: Nguyễn Văn Ngọc Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: / /1975 Nơi sinh: Cầ n Thơ Quê quán: Nhơn Nghiã Phong Điề n Cầ n Thơ Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc: 58/14 đường số phường Linh Trung Quâ ̣n Thủ Đức Điện thoại quan: 08-7314063 Điện thoại nhà riêng: 0903877573 Fax: E-mail: nguyenvanngoc@hvct.edu.vn II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ …… Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: Đại học: Hệ đào tạo: quy Thời gian đào tạo từ 09/1993 đến 07/ 1998 Nơi học (trường, thành phố): Trường đại học sư pha ̣m kỹ thuâ ̣t TP.HCM Ngành học: Cơ Khí Động Lực Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp:Chuyên đề Ly hơ ̣p, hô ̣p số ôtô Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: tháng năm 1998, trường đại học sư pha ̣m kỹ thuâ ̣t TP.HCM Người hướng dẫn: GVC Ngũn Văn Toàn III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian 01-11/1998 5/2005 6/2007đến Nơi công tác Trường da ̣y nghề người tàn tật TW2 Trường Kỹ Nghệ II Trường cao đăng nghề Kỹ Thuật Công Nghệ TP.HCM GVHD : PGS_TS ĐỖ VĂN DŨNG i Công việc đảm nhiệm Giáo viên Phụ trách khoa khí Trưởng khoa khí đô ̣ng lực HVTH : KS NGUYỄN VĂN NGỌC Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy chẩn đốn tơ thông qua mạng CAN LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 08 năm 2013 (Ký tên ghi rõ họ tên) Nguyễn Văn Ngo ̣c GVHD : PGS_TS ĐỖ VĂN DŨNG ii HVTH : KS NGUYỄN VĂN NGỌC Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy chẩn đốn tơ thơng qua mạng CAN LỜI CẢM ƠN Trải qua năm học cao học trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh, tơi tiếp thu nhiều kiến thức quý báu từ qúy Thầy, Cô để làm sở tảng việc nghiên cứu tiếp cận thêm tài liệu mới, từ giúp tơi hồn thiện thêm nhiều lĩnh vực lĩnh vực chun mơn Trong q trình thực đề tài luận văn thạc sĩ, chân thành cám ơn đến cá nhân, tập thể hết lịng giúp đỡ tơi hồn thành đề tài luận văn: Về phía Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM, Tôi xin chân thành cám ơn:  Xin cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.Hồ Chí Minh tạo điều kiện thuận lợi cho theo học lớp cao học chuyên ngành Kỹ thuật khí động lực  Xin cảm ơn đến quý Thầy Cô tham gia giảng dạy lớp cao học ô tô niên khoá B2011-2013 trang bị cho nhiều kiến thức tảng giúp tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp  Xin cảm ơn thầy PGS.TS Đỗ Văn Dũng hướng dẫn bảo tận tình giúp tơi hồn thành tập luận văn  Xin cảm ơn Thầy phản biện đóng góp nhiều ý kiến q báo giúp tơi hồn thiện nội dung tập luận văn  Xin cảm ơn công ty điê ̣n tử Thiên Phong đã hỗ trợ kỹ thuật tạo điều kiê ̣n để được nghiên cứu công ty  Xin cảm ơn Thầy Cô khoa Cơ khí Động lực Trường ĐHSPKT TP.HCM bạn học viên tận tình giúp đỡ tơi thời gian thực luận văn Về phía trường Cao đẳng nghề kỹ thuật công nghệ thành Tp HCM, xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Khoa Cơ khí động lực tạo điều kiện giúp đỡ tận tình để tơi tham gia khóa học hồn thành tốt luận văn TP Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng năm 2013 Học viên Nguyễn Văn Ngọc GVHD : PGS_TS ĐỖ VĂN DŨNG iii HVTH : KS NGUYỄN VĂN NGỌC Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy chẩn đoán ô tô thông qua mạng CAN TÓM TẮT Ngày nay, công nghê ̣ ô tô có những phát triể n vươ ̣t bâ ̣c , hệ thống ô tô đươ ̣c trang bi ̣hiê ̣n đa ̣i ̣ thố ng phun xăng điê ̣n tử , ̣ thố ng đánh lửa điê ̣n tử , ̣ thố ng điề u hòa không khí tự đô ̣ng , ̣ thố ng phanh chố ng ham ̃ cứng , ̣ thố ng treo điê ̣n tử , ̣ thố ng kiể m soát khí thải… làm cho việc kiểm soát hệ thống ô tô trở nên phức ta ̣p Do đó, nhu cầu phải có mơ ̣t ̣ thố ng chung vừa có thể kiể m soát lươ ̣ng khí thải gây ô nhiễm môi trường vừa giám sát hệ thống điện tử khí tơ địi hỏi cấp thiết Hê ̣ thố ng ma ̣ng CAN đời đáp ứng đầ y đủ các yêu cầ u và nhanh chóng trở thành ̣ thố ng không thể thiế u ô tô hiê ̣n Từ đó, viê ̣c chẩ n đoán lỡi hư hỏng ô tô tr nên phụ thuộc vào thiế t bi ̣và phầ n mề m chuyên dùng đắ t tiề n Chế ta ̣o máy chẩ n đoán ô tô với chi phí thấ p dễ sử du ̣ng các tra ̣m sửa chữa ô tô và các trường da ̣y nghề là mu ̣c tiêu của đề tài Nô ̣i dung đề tài “ Nghiên cƣ́u, thiế t kế chế tạo máy chẩn đoá n ô tô thông qua ma ̣ng CAN ” Bao gồ m các bước thực hiê ̣n sau: Nghiên cứu lý thuyế t về ma ̣ng CAN và giao tiế p dữ liê ̣u ̣ thố ng ma ̣ng CAN Nghiên cứu phương pháp mã hóa dữ liê ̣u chuẩ n OBD -2 chuẩn giáo tiế p OBD -2 Sử dụng Microchip PIC 24HJ64GP506A, LCD và các linh kiê ̣n hiê ̣n có thị trường Việt Nam thiết kế chế tạo mạch điện máy chẩn đoán , lâ ̣p trin ̀ h nạp dữ liệu cho máy Tiế n hành thực nghiê ̣m chẩ n đoán xe ô tô Honda Civic bằ ng máy chẩ n đoán đươ ̣c chế ta ̣o thực hiê ̣n so sánh kế t quả với máy chẩ n đoán Inova 3133 Kết đề tài ch ế tạo thành công Máy chẩ n đoán ô tô thông qua ma ̣ng CAN, qua thử nghiệm xác định máy ho ạt động xe Honda Civic theo yêu cầu kỹ thuâ ̣t, xuấ t mã lỗi chiń h xác theo tiêu chuẩ n nhà sản xuấ t và Iso , kết cấu đơn giản gọn nhẹ Đây là sở khoa học ban đầ u cho việc sản xuất thiế t bi ̣chẩ n đoán ô tô tương lai GVHD : PGS_TS ĐỖ VĂN DŨNG iv HVTH : KS NGUYỄN VĂN NGỌC Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy chẩn đốn tơ thơng qua mạng CAN ABSTRACT Today, automotive technology have developed dramatically, Many systems on modern cars are equipped with eletronic control modules such as : electronic fuel injection, electronic ignition, automatical air conditioning, ABS brake, electronic suspension, automatic emission control, etc These innovations make automobile control become more and more complicated, so that the demand of a common system which can both control the quality of harmful gases emission as well as monitor all other electronic and mechanical system on automobile is an imperative requirement.CAN system is produced to response the former requirements and soon be an indispensable part in today’s car Since then, fault and damaged diagnosis on modern cars strongly depend on high-priced dedicated devices and softwares For manufacturing automotive diagnostic divice via CAN with cheaper cost for using in automotive service stations and vocational schools, the thesis issued following content: Theoretical research on CAN and data communication in the CAN systems Research method of the data encryption standards OBD-2 and communication standards OBD -2 Using microchip PIC24HJ64GP506A, LCD and electronic units, which are easy found in Vietnam market to design and produce electronic board of the tester Programming and Load data for the device To carry out diagnosis experiments on the Honda Civic series with the manufactured tester and make comparison with the results with Inova 3133 diagnostic equipment The thesis result is successfully manufacturing automotive diagnostic divice via CAN system with robust design and simply structure During test time, the device has operated propertly in Honda Civic as technical requirements; the detected fault codes from the device are completely satisfy manufacturers and ISO standards.The result of the thesis is a scientific foundation for producing automotive diagnostic equipments in the future GVHD : PGS_TS ĐỖ VĂN DŨNG v HVTH : KS NGUYỄN VĂN NGỌC Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy chẩn đốn tơ thơng qua mạng CAN MỤC LỤC Trang tựa Trang Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan ii Cảm tạ iii Tóm tắt iv Mục lục vi Danh sách chữ viết tắt x Danh sách hình xi Danh sách bảng xii Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chung lĩnh vực nghiên cứu, kết nghiên cứu ngồi nước cơng bố 1.1.1 Tổng quan chung lĩnh vực nghiên cứu 1.1.2 Các kết nghiên cứu nước cơng bố 1.1.2.1 Tình hình nghiên cứu nước 1.1.2.2Tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3.Nhiệm vụ đề tài giới hạn đề tài 1.4.Phương pháp nghiên cứu 1.5.Kế hoạch thực Chƣơng CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Khái quát chuẩn giao thức CAN ················································ 10 2.1.1 Giới thiệu mạng CAN ·························································· 10 2.1.2 Khái quát giao thức CAN ······················································ 11 2.2 Lớp vật lý ·············································································· 14 2.2.1 Non return zero ······································································ 14 2.2.2 Bit Stuffing ·········································································· 15 GVHD : PGS_TS ĐỖ VĂN DŨNG vi HVTH : KS NGUYỄN VĂN NGỌC Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy chẩn đốn tơ thông qua mạng CAN 2.2.3 Bit Timing ··········································································· 15 2.3 Độ dài Bus ·································································· 16 2.4 Trạng thái “Dominant” “Recessive” ··········································· 17 2.5 Giải tranh chấp Bus ····················································· 18 2.6 CAN frame ············································································ 19 2.7 Các segment khác ······························································ 25 2.8 Khoảng thời gian khác Segment Time Quantum ············· 25 2.9 Sự đồng xung clock ······························································ 27 2.9.1 SJW ················································································· 27 2.9.2 Lỗi pha ··············································································· 27 2.9.3 Cơ chế đồng ···································································· 29 2.9.4 Truyền nhận message ······························································ 30 2.9.5 Xử lý lỗi ············································································· 30 2.10 Ứng dụng mạng CAN xe ···················································· 32 2.10.1 Những hạn chế củađây điện ···················································· 32 2.10.2 Đường truyền dữ liệu đa hợp···················································· 34 2.10.3 Sơ đồ mạng CAN xe Honda Civic ········································ 37 2.10.4 Sơ đồ mạng CAN xe Toyota Vios 2007 ································· 39 2.10.5 Sơ đồ mạng CAN xe Toyota Yaris 2007 ································· 40 Chƣơng 3:CÁC PHƢƠNG PHÁP MÃ HĨA DỮ LIỆU CHẨNĐỐN OBD-2 VÀ CÁC CHUẨN GIAO TIẾP OBD-2 3.1 Giới thiệu OBD -2 PIDs ························································· 41 3.2 Các chế độ hoạt động ································································ 41 3.3 Bảng mã PIDs ········································································· 42 3.3.1.Bảng mã PIDs cách giải mã ···················································· 42 3.3.2 Cách giải mã PIDs đặc biệt ·················································· 55 3.3.2.1 Chế độ – PID01 ································································ 55 3.3.2.2 Chế độ – PID03 ································································ 56 3.3.2.3 Chế độ – PID12 ································································ 57 GVHD : PGS_TS ĐỖ VĂN DŨNG vii HVTH : KS NGUYỄN VĂN NGỌC Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy chẩn đoán ô tô thông qua mạng CAN 3.3.2.4Chế độ – PID 1C ································································ 57 3.3.2.5 Chếđộ PID41 ··································································· 58 3.3.2.6 Chế độ ··········································································· 59 3.4 Qúa trình truyền dữ liệu sử dụng CAN 11 bit ···································· 61 3.4.1 Qúa trình truyền dữ liệu ·························································· 62 3.4.2.Qúa trình nhận dữ liệu······························································ 62 3.5 Các chuẩn giao tiếp OBD -2 ······················································· 62 3.5.1 Giắc chẩnđoán OBD -2 ···························································· 63 3.5.2 Mã lỗi ················································································ 64 3.5.3 Các chuẩn giao tiếp OBD -2 ······················································ 65 3.5.3.1 Giao thức ISO 9141-2 ··························································· 65 3.5.2.2 Giao thức SAE J1850 VPW ···················································· 67 3.5.2.3 Giao thức SAE J1850 PWM ···················································· 67 3.5.2.4 Giao thức ISO 14230 KWP2000 ··············································· 69 3.5.2.5 Giao thức ISO 15765 CAN ······················································ 70 Chƣơng 4:THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY CHẨN ĐOÁN Ô TÔ THÔNG QUA MẠNG CAN 4.1 Tổng quan dịng PIC24HJ64GP506A ·········································· 71 4.1.1 Các đặc điểm ································································· 71 4.1.2 Tóm tắt dịng PIC24H ························································· 73 4.1.3 Kiểu đóng gói ······································································· 74 4.2 Module CAN PIC24HJ64GP506A ········································· 74 4.2.1 Tổng quan module CAN ·························································· 74 4.2.2 Các dạng Frame truyền ···························································· 75 4.2.3 Các chế độ hoạt động ······························································· 75 4.2.3.1 Chế độ Initialization ······························································ 75 4.2.3.2 Chế độ Disable ···································································· 76 4.2.3.3.Chế độ Normal ···································································· 76 4.2.3.4.Chế độ Loopback ································································ 76 GVHD : PGS_TS ĐỖ VĂN DŨNG viii HVTH : KS NGUYỄN VĂN NGỌC Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy chẩn đốn tơ thông qua mạng CAN 4.3 Thiết kế mạch điện máy ·········································· 77 4.3.1 Mạch nguồn ········································································ 77 4.3.2 Mạch MCU ·········································································· 77 4.3.3 Mạch Vehicle interface ··························································· 79 4.3.4 Mạch LCD Interface ······························································ 80 4.4 Chế tạo máy chẩn đốn tơ thơng qua mạng CAN ····························· 82 4.4.1 Sơ đồ mạch in lớp vị trí linh kiện ········································ 82 4.4.2 Sơ đồ mạch in lớp ·························································· 83 4.4.3 Máy chẩn đốn tô thông qua mạng CAN ····································· 84 4.4.4 Lưu đồ thuật toán ································································ 85 Chƣơng 5: THỰC NGHIỆM MÁY CHUẨN ĐOÁN TRÊN XE 5.1 Hướng dẫn sử dụng máy chẩn đoán CAN ········································ 86 5.1.1 Cấu tạo máy chẩn đoán CAN ····················································· 86 5.1.2 Chức máy chẩn đoán CAN ················································· 87 5.1.3 An toànkhi sử dụng máy ·························································· 87 5.2 Thực nghiệm chẩn đoán xe Honda Civic····································· 88 5.2.1 Kết nối máy chẩn đoán với xe ··················································· 88 5.2.2 Vận hành chẩn đoán ······························································· 89 5.2.2.1 Chẩ n đoán lỡi cảm biế n nhiệt độ khơng khítrên xe Honda Civic ·········· 91 5.2.2.2 Chẩ n đoán lỗi cảm biến MAF ··················································· 91 5.2.2.3 Xóa mã lỗi ········································································ 92 5.2.3 Đánh giá kết thực nghiệm ···················································· 92 5.2.3.1 Đánh giá kết chẩn đoán mã lỗi xe ···································· 92 5.2.3.2 Sơ đồ thí nghiệm máy chẩn đốn ·············································· 93 5.2.3.3 Đánh giá kết thực nghiệm máy chẩn đoán Inova 3133 ·········· 94 Chƣơng6: KẾT LUẬN - HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 6.1 Kết luận ··············································································· 6.2 Một số đề nghị ········································································ 6.3 Hướng phát triển đề tài ·························································· TÀI LIỆU THAM KHẢO ······························································ GVHD : PGS_TS ĐỖ VĂN DŨNG ix HVTH : KS NGUYỄN VĂN NGỌC 96 97 97 98 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy chẩn đốn tơ thơng qua mạng CAN LIỆT KÊ CÁC CHỮ VIẾT TẮT CAN Controller Area Network DTC Diagnostic Trouble Codes ECMElectronic Control Module ECU Electronic Control Unit ISO International Standard Organization OBD On-Board Diagnostic EOBDEuropean On Board Diagnostics HDOBD Heavy Duty On-Board Diagnostic CPU Central Proceeing Unit LLC Logical Link Control MAC Medium Access Control PWM-Pulse-Width Modulation ALU Arithmetic Logical Unit NRZ None Return to Zero NMT Network Mangement VPW Variable Pulse Width PWM Pulse Width Mdulation KWP Keyword Protocol SOF Start Of Frame DMA Direct Memory Access DLC Diagnostic Link Connector LCD Liquid Crystal Display CRC Cyclic Redundancy Code PSW Program Status Word SAE Society of Automotive Engineers GVHD : PGS_TS ĐỖ VĂN DŨNG x HVTH : KS NGUYỄN VĂN NGỌC Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy chẩn đốn tơ thơng qua mạng CAN DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Baûng 1.1: Bộ nhớ định thời họ MSC-51 ·················································· Bảng 1.2 : kế hoạch thời gian thực hiện··············································· Bảng 2.1: Vận tốc – Độ dài – Bit time ·················································· 16 Bảng 2.2: So sánh CAN low speed CAN high speed ····························· 17 Bảng 2.3: Thời gian segment ·················································· 26 Bảng 2.4: Cơ chế đồng ································································ 29 Bảng 3.1: Các chế độ hoạt động ························································· 41 Bảng 3.2: Bảng mã PIDs cách giải mã ·············································· 54 Bảng 3.3: Mã hóa Chế độ 1- PID01 ···················································· 55 Bảng 3.4: Cách mã hóa q trình kiểm tra ············································ 55 Bảng 3.5: Mã hóa Byte C D động xăng ······································· 56 Bảng 3.6: Mã hóa Byte C D động dầu ········································ 56 Bảng 3.7: Mã hóa Chế độ –PID03 ···················································· 57 Bảng 3.8: Mã hóa Chế độ –PID12 ···················································· 57 Bảng 3.9: Mã hóa Chế độ –PID1C ···················································· 58 Bảng 3.10: Mã hóa Chế độ –PID41 ··················································· 59 Bảng 3.11: Mã hóa Chế độ đọc DTCs bit A7,A6 ·································· 59 Bảng 3.12: Mã hóa Chế độ đọc DTCs bit A5,A4 ·································· 59 Bảng 3.13: Mã hóa Chế độ đọc DTCs bit A3,A2,A1,A0 ························· 60 Bảng 3.14: Mã hóa loại nhiên liệu······················································· 61 Bảng 3.15: Chức bytes trình truyền······························ 62 Bảng 3.16: Chức byte trình nhận································· 62 Bảng 4.1: Các dòng PIC24H thị trường ··········································· 73 GVHD : PGS_TS ĐỖ VĂN DŨNG xi HVTH : KS NGUYỄN VĂN NGỌC Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy chẩn đốn tơ thơng qua mạng CAN DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1: Sơ đồ chânAT89C51 ··························································· Hình 1.2: Sơ đồ chân vi điều khiểnAT89S52 ··········································· Hình 2.1: Tính ổn định CAN ······················································· 11 Hình 2.2: Ví dụ mạng CAN ·························································· 12 Hình 2.3: Một nút mạng CAN ··························································· 12 Hình 2.4: Mơ hình mạng CAN ·························································· 13 Hình 2.5: Các lớp layer giao tiếp ························································ 14 Hình 2.6: NRZ method ··································································· 15 Hình 2.7: Kỹ thuật Bit Stuffing ························································· 15 Hình 2.8: Giản đồ thời gian ······························································ 15 Hình 2.9: Tốc độ tỉ lệ nghịch với độ dài Bus ·········································· 16 Hình 2.10: Điện áp CAN low speed ··············································· 17 Hình 2.11: Điện áp CAN high speed ·············································· 18 Hình 2.12: Sự kháng nhiễu với ảnh hưởng điện từ ······························ 18 Hình 2.13: Giải tranh chấp Bus ············································ 19 Hình 2.14: Khung truyền ································································· 20 Hình 2.15 : CRC field ···································································· 20 Hình 2.16: Khung truyền dữ liệu CAN················································· 21 Hình 2.17: CAN standard frame ························································ 22 Hình 2.18: CAN Extended frame ······················································· 22 Hình 2.19: CAN remote frame ·························································· 23 Hình 2.20: CAN error frame····························································· 23 Hình 2.21: Baudrate định nghĩa thời gian cho bit ·································· 24 Hình 2.22: Mỗi bit cấu tạo segments ····································· 24 Hình 2.23: Cấu trúc Time Quantum ··············································· 25 Hình 2.24: Số lượng Time Quanta cho segment ························ 26 GVHD : PGS_TS ĐỖ VĂN DŨNG xii HVTH : KS NGUYỄN VĂN NGỌC Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy chẩn đốn tơ thơng qua mạng CAN Hình 2.25: Vấn đề đồng ······························································ 27 Hình 2.26: Chuỗi dịch chuyển độ dài Segment Nominal Bit Time ··········· 28 Hình 2.27: Sơ đồ khối nhận CAN message ········································ 30 Hình 2.28: Sơ đồ khối truyền CAN message ······································ 30 Hình 2.29: Các loại lỗi khác nhau······················································· 31 Hình 2.30 Mơ tả đường truyền đa hợp················································· 33 Hình 2.31 Mơ hình mạng CAN xe ················································ 35 Hình 2.32 Mạng giao tiếp CAN với ECU xe ···································· 36 Hình 2.33: Mạng giao tiếp CAN với ECU xe Volvo ··························· 36 Hình 2.34: Sơ đồ mạng CAN xe Honda Civic 2007 ··························· 37 Hình 2.35: Sơ đồ mạng CAN xe Vios 2007 ······································ 39 Hình 2.36: Sơ đồ mạng CAN xe Toyota Yaris 2007···························· 40 Hình 3.1 Giắc chẩn đốn OBD – ····················································· 63 Hình 3.2: Hình 3.2: ý nghĩa ký tự mã lỗi ····························· 64 Hình 3.3: Sơ đồ khối chuẩn giao tiếp ISO 9141 ······································ 66 Hình 3.4:Dạng sóng giao thức ISO 9141-2 ······································· 66 Hình 3.5:Sơ đồ khối chuẩn giao tiếp SAE J1850 VPW ····························· 67 Hình 3.6: Dạng sóng giao thức SAE J1850 VPW ······························· 67 Hình 3.7:Sơ đồ khối chuẩn giao tiếp SAE J1850 PWM ····························· 67 Hình 3.8: Dạng sóng giao thức SAE J1850 PWM ······························· 67 Hình 3.9:Sơ đồ khối chuẩn giao tiếp ISO 14320 KWP2000 ························ 69 Hình 3.10:Dạng sóng giao thức KWP2000 ······································· 69 Hình 3.11: Sơ đồ khối chuẩn giao tiếp ISO 15765 CAN ···························· 70 Hình 3.12: Dạng sóng giao thức ISO 15765 CAN ······························· 70 Hình 4.1: Sơ đồ đóng gói kiểu 64-Pin TQFP·········································· 74 Hình 4.2: Sơ đồ khối module CAN ····················································· 75 Hình 4.3: Sơ đồ mạch nguồn cấp 5V 3.3V ········································· 77 Hình 4.4: Mạch MCU sử dụng PIC24HJ64GP506A ································· 78 Hình 4.5: Mạch Vehicle Interface ······················································ 79 GVHD : PGS_TS ĐỖ VĂN DŨNG xiii HVTH : KS NGUYỄN VĂN NGỌC Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy chẩn đốn tơ thơng qua mạng CAN Hình 4.6:Sơ đồ mạch LCD Interface ··················································· 81 Hình 4.7:Sơ đồ mạch in lớp vị trí linh kiện··································· 82 Hình 4.8:Sơ đồ mạch in lớp ······················································· 83 Hình 4.9: Máy chẩn đốn tơ thơng qua mạng CAN ································ 84 Hình 4.10: Lưu đồ thuật toán điều khiển ··············································· 85 Hình 5.1 : Cấ u ta ̣o máy chẩ n đoán ····················································· 87 Hình 5.2 : kết nối máy với xe ···························································· 88 Hình 5.3 : Màn hình hiển thị xe khơng có mã lỗi ··························· 89 Hình 5.4: Màn hình hiển thị mã lỗi nhiệt độ khơng khí nạp xe Honda Civic ····· 90 Hình 5:Màn hình hiển thị lỗi cảm biến MAF xe Honda Civic············· 91 Hình 5.6 : Màn hình hiển thị xóa mã lỗi xe ······································ 92 Hình : Sơ đồ thí nghiệm máy chẩn đốn tơ thơng qua mạng CAN ········· 93 Hình : Hiển thị mã lỗi cảm biến nhiệt độ khơng khí nạp ······················· 94 Hình 5.9: Hiển thị mã lỗi cảm biến MAF ········································· 95 Hình 5.10 :Xóa lỗi ········································································ 95 GVHD : PGS_TS ĐỖ VĂN DŨNG xiv HVTH : KS NGUYỄN VĂN NGỌC Nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy chẩn đốn tơ thơng qua mạng CAN CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chung lĩnh vực nghiên cứu, kết nghiên cứu ngồi nƣớc cơng bố 1.1.1 Tổng quan chung lĩnh vực nghiên cứu: Trong thời đại ngày nay, ô tô trở nên phổ biến trở thành phương tiên di chuyển – vận tải thay người Số lượng ô tô bán ngày tăng Theo thống kê đến tháng đầu năm 2011, tổng số lượng tơ tồn giới đạt mốc tỷ xe Trung bình 6,75 người lại có tơ Đứng đầu Mỹ với tỷ lệ 1,13 người/1 ô tô Hàng năm, lượng ô tô toàn giới tiêu thụ 1000 tỷ lít nhiên liệu nguyên nhân gây vấn đề ô nhiễm môi trường thị Để đối phó với tình trạng trên, phủ nhiều quốc gia đưa nhiều quy định tiêu chuẩn khí thải tơ Từ đó, nhà sản xuất tơ cho đời nhiều thiết bị nhằm giảm thiểu giám sát lượng khí thải cho sản phẩm Bên cạnh đó, với phát triển khơng ngừng khoa học kỹ thuật, ôtô sản xuất ngày trang bị hệ thống điện-điện tử phức tạp hệ thống phun xăng, hệ thống điều hịa khơng khí tự động, hệ thống phanh chống hãm cứng, hệ thống treo điện tử, hệ thống đánh lửa điện tử, hệ thống kiểm sốt khí thải… Ơ tơ trở nên phức tạp hơn, gây nhiều khó khăn cho kỹ thuật viên việc phát hệ thống gặp vấn đề hư hỏng xuất Yêu cầu đặt phải có hệ thống chung để vừa kiểm sốt lượng khí thải gây nhiễm mơi trường để giúp kỹ thuật viên kiểm tra hệ thống dễ dàng để giảm công sức thời gian việc sửa chữa Hệ thống CAN (Control Areas Nekwork) đời đáp ứng đầy đủ yêu cầu nhanh chóng trở thành hệ thống khơng thể thiếu ô tô CAN truy cập lấy thơng tin từ ECM đưa chẩn đốn khí thải GVHD: PGS_TS ĐÕ VĂN DŨNG HVTH: KS NGUYỄN VĂN NGỌC Nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy chẩn đốn tơ thơng qua mạng CAN hệ thống khác Từ đó, kỹ thuật viên xác định lỗi nằm hệ thống cách nhanh chóng định xem xe có đạt u cầu khí thải hay khơng Trongthựctế,cơngviệcsửachữacácpantrênơtơcó trang bị mạng CANgặpnhiềukhókhăndo thiếucácthiếtbịchẩnđốnchundùngđểchẩnđốntrìnhtrạngkỹthuậtcủtơ.Từvấn đềnêutrên,vớisựhướngdẫncủathầyPGS.TSĐỗVănDũngngườinghiêncứuđãchọnđề tài “Nghiêncứu chế tạo máy chẩn đốn ơtơ thơng qua mạng CAN” 1.1.2 Các kết nghiên cứu nƣớc cơng bố: 1.1.2.1.Tình hình nghiên cứu nƣớc Nội địa hố sản phẩm, đẩy mạnh cơng nghệ sản xuất nước yêu cầu tất yếu để hạ giá thành sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm, nâng cao tính cạnh tranh sản phẩm Việt Nam thị trường nước quốc tế Đây mục tiêu cơng nghiệp nước ta Tuy nhiên vấn đề tồn lớn vốn cơng nghệ Mục tiêu sản xuất với chi phí thấp, đồng thời làm chủ công nghệ cao để có chủ động sản xuất sở sản xuất quan tâm hàng đầu Vì Thầy PGS_TS ĐỖ VĂN DŨNG nhận thấy cần thiết công nghệ chế tạo, thiết kế lập trình vi điều khiển Thầy đề xuất hướng dẫn đề tài mang tính chất thiết kế, chế tạo ứng dụng cao như:  Nghiên cứu, chế tạo mạch đánh lửa động ô tô theo chương trình – KS Nguyễn Văn Long Giang – Luận văn thạc só 2002 –2004, người hướng dẫn: PGS TS Đỗ Văn Dũng – Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM Luận văn hoàn thành sở ứng dụng vi xử lý (dùng vi điều khiển AT89C51)để chế tạo mạch đánh lửa động ô tô theo chương trình Kết luận văn cho thấy khả ứng dụng rộng rãi vi điều khiển điều khiển lập trình hoạt động cho nhiều kết cấu khí thiết bị điện phức tạp ô tô GVHD: PGS_TS ĐÕ VĂN DŨNG HVTH: KS NGUYỄN VĂN NGỌC Nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy chẩn đốn tơ thơng qua mạng CAN ° Giới thiệu khái quát họ vi điều khiển MSC-51: MCS-51TMlà họ IC vi điều khiển Intel phát triển sản xuất Một số nhà sản xuất phép cung cấp IC tương thích với sản phẩm MCS51TMcủa Intel Siemens, Advanced Micro Devices, Fujitsu, Philips, Atmel AT89C52 Microcomputer bit, loại CMOS, có tốc độ cao công suất thấp với nhớ Flash lập trình Nó sản xuất với công nghệ nhớ không bay mật độ cao hãng Atmel, tương thích với chuẩn công nghiệp 80C51 80C52 chân lệnh * Các IC họ MCS-51TMcó đặc trưng chung nhö sau: - port I/O bit - Giao tiếp nối tiếp - 64K không gian nhớ chương trình mở rộng - 64K không gian nhớ liệu mở rộng - Một xử lý luận lý (thao tác bit đơn) - 210 bit địa hóa - Bộ nhân/chia µs Ngoài ra, tùy theo số hiệu sản xuất mà chúng có khác biệt nhớ định thời/ đếm bảng so sánh đây: Số hiệu sản xuất Bộ nhớ chương Bộ nhớ liệu Số định thời trình chip chip (Bộ đếm) 8031 0K 128 byte 8051 4K ROM 128 byte 8751 4K EPROM 128 byte 8951 4K FLASH 128 byte 8032 0K 256 byte 8052 8K ROM 256 byte 8752 8K EPROM 256 byte 8952 8K FLASH 256 byte Baûng 1.1: Bộ nhớ định thời họ MSC-51 GVHD: PGS_TS ĐÕ VĂN DŨNG HVTH: KS NGUYỄN VĂN NGỌC Nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy chẩn đốn tơ thơng qua mạng CAN ° Giới thiệu AT89C52: Hình 1.1:Sơ đồ chân AT89C51 “Nghiêncứu chế tạo máy chẩn đoán loại ECU điều khiển động cơ”.– KS Hồ Hữu Chấn – Luận văn thạc sĩ 2003 –2005, ngƣời hƣớng dẫn: PGS TS Đỗ Văn Dũng – Trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP HCM Luận văn hoàn thành sở ứng dụng vi xử lý (dùng vi điều khiển AT89S52) để chế tạo mạch điều khiển hộp số tự động theo chương trình Kết luận văn cho thấy khả ứng dụng rộng rãi vi điều khiển điều khiển lập trình hoạt động cho nhiều kết cấu khí thiết bị điện phức tạp ô tô nói riêng hệ thống điều khiển tự động nói chung °Sơ đồ khối chức khối AT89S52: * Bộ vi điều khiển AT89S52 gồm khối: - CPU ( Central Processing Unit): GVHD: PGS_TS ĐÕ VĂN DŨNG HVTH: KS NGUYỄN VĂN NGỌC Nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy chẩn đốn tơ thơng qua mạng CAN + Thanh ghi tích lũy A + Thanh ghi tích lũy phụ B, dùng cho phép nhân phép chia + Đơn vị logic học ( ALU: Arithmetic Logical Unit) + Từ trạng thái chương trình (PSW: Program Status Word) + Bốn băng ghi + Con trỏ ngăn xếp - Bộ nhớ chương trình (Bộ nhớ ROM) gồm 8Kb Flash - Bộ nhớ liệu (Bộ nhớ RAM) gồm 256 bytes - Bộ UART (Universal Ansynchronous Receiver and Transmitter) làm chức truyền nhận nối tiếp, nhờ khối này, AT89S52 giao tiếp với cổng COM máy tính - Timer/Counter 16 bit thực chức định thời đếm kiện - WDT (Watch Dog Timer): dùng để hồi phục lại hoạt động CPU bị treo nguyên nhân Gồm có Timer 14 bit, Timer bit, g hi WDTPRG (WDT programable) điều khiển Timer bit ghi chức WDTRST (WDT resister) GVHD: PGS_TS ĐÕ VĂN DŨNG HVTH: KS NGUYỄN VĂN NGỌC