CN108757175B - 一种can总线发动机监控仪的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种CAN总线发动机监控仪及其控制方法，涉及发动机监控设备技术领域，本发明包括按键操作模块、显示模块、输出模块、CAN通信模块、存储模块和MCU控制模块；MCU控制模块：负责控制输出模块向发动机发送控制信号，负责统计发动机的工作时间和保养时间，并将所统计的信息传送至存储模块，本发明的控制方法包括启动保护控制方法、停止保护控制方法和转速设定方法，本发明通过启动保护控制方法和停止保护控制方法能够防止电动机在非法启停过程中受损，对电动机进行保护。

Description

一种CAN总线发动机监控仪的控制方法

技术领域

本发明涉及发动机监控设备技术领域，更具体的是涉及一种CAN总线发动机监控仪的控制方法。

背景技术

发动机是一种能够把其他形式的能转化为机械能的机器，包括如内燃机(汽油发动机等)、外燃机(斯特林发动机、蒸汽机等)、电动机等，发动机的工作过程分为进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。

随着工程机械的发展和人们对环境保护越来越重视，研制出了国三发动机，国三发动机能够靠提高发动机喷油压力，提高燃料的燃料充分性，降低多数有害气体的排放水平。

随着国三新发动机的普及，传统的发动机监控仪在集成度、安装灵活性等方面逐渐显现出不足，传统的发动机使用多种仪表来监测发动机转速、油温、油压、水温等的实时状态，安装后连接线较多，并且升级过后的发动机是使用CAN总线控制的，采用传统仪表便无法监控发动机的故障信息和保养信息等；

并且发动机在启动过程中若出现故障，此时启动发动机会对发动机造成损伤，但传统的发动机监控仪表不能对发动机的启动进行控制，更不会在启动时对发动机进行保护；另外，发动机在带载作业时常常会出现转速忽高忽低，导致作业设备工作不稳定的现象出现。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决传统的发动机监控仪表不能对发动机的启动进行控制，造成发动机在非法启动过程中受损的问题，本发明提供一种CAN总线发动机监控仪的控制方法。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种CAN总线发动机监控仪，包括按键操作模块、显示模块、输出模块、CAN通信模块、存储模块和MCU控制模块；

按键操作模块：负责向MCU控制模块输入发动机运行的相关指令；

显示模块：负责显示发动机运行的相关数据信息；

输出模块：负责向发动机输出控制信号，用于控制发动机的启停；

CAN通信模块：负责接收MCU控制模块的指令与发动机通信，向发动机发送相关指令，并采集发动机运行的相关数据信息传送给MCU控制模块；

存储模块：负责存储发动机的故障信息和工作时间；

MCU控制模块：负责控制输出模块向发动机发送控制信号，负责统计发动机的工作时间和保养时间，并将所统计的信息传送至存储模块。

进一步的，所述按键操作模块包括分别与MCU控制模块电连接的启停控制模块和参数设定模块，所述启停控制模块用于向MCU控制模块输出发动机的启停控制信号；所述参数设定模块用于向MCU控制模块发送用户设定的发动机转速等运行的相关指令。

进一步的，所述启停控制模块包括分别与L1相、L2相和L3相连接的刀开关QS、启动按键SB1和停止按键SB2，所述启停控制模块的具体连接为：

刀开关QS分别连接有熔断器组FU1和熔断器组FU2，其中熔断器组FU1包括三个分别与L1相、L2相和L3相连接的熔断器，熔断器组FU2包括两个分别与L1相和L2相连接的熔断器，停止按键SB2一端与连接在L1相上的熔断器组FU2的熔断器连接，另一端与启动按键SB1连接，启动按键SB1的另一端连接有接触器KM，接触器KM的另一端与连接在L2相上的熔断器组FU2的熔断器连接，启动按键SB1的两端并联有接触器KM的常开辅助触头KM2，熔断器组FU1的三个熔断器分别连接有接触器KM的主触头KM1，主触头KM1与MCU控制模块连接。

进一步的，所述参数设定模块包括与MCU控制模块电连接的旋钮和若干设定按键，所述旋钮用于设定发动机转速，所述若干设定按键用于设定发动机运行的其他参数。

进一步的，所述显示模块包括型号为AT89C51的单片机U1和与单片机U1连接的液晶屏LCD，液晶屏LCD的数据位D0～D7分别与单片机U1的P1.0～P1.7对应连接。

进一步的，所述CAN通信模块包括型号为SJA1000的CAN控制器U1和型号为AMIS42675的CAN电平转换芯片U2，所述CAN通信模块的具体连接为：

CAN控制器U1的数据位AD0～AD7与MCU控制器模块连接，CAN控制器U1的TX0位连接有二极管D1的阴极，二极管D1的阳极与CAN电平转换芯片U2的TXD位连接，CAN控制器U1的RX0位与CAN电平转换芯片U2的RXD位连接，CAN电平转换芯片U2的Rs位连接有另一端接地的电阻R1，CAN电平转换芯片U2的CANH位连接有电感L1，电感L1的另一端连接有电阻R2，电阻R2的另一端通过电阻R4与接口P的1脚连接；CAN电平转换芯片U2的CANL位连接有电感L2，电感L2的另一端连接有电阻R3，电阻R3的另一端与接口P的2脚和3脚连接，并且电阻R2和电阻R3之间连接有双向稳压二极管F。

一种CAN总线发动机监控仪的控制方法，包括启动保护控制方法、停止保护控制方法和转速设定方法，所述启动保护控制方法包括如下步骤：

S1、通过按键操作模块启动MCU控制模块检测CAN通信模块中采集的发动机转速信息，若CAN通信模块采集到发动机转速为0，则流程结束，否则执行S2；

S2、MCU控制模块控制输出模块向发动机输出用以启动发动机的启动信号，并对启动信号的输出时间进行计时；

S3、MCU控制模块检测CAN通信模块中采集的发动机转速信息，若检测到发动机转速大于600r/s时，MCU控制模块便控制输出模块停止输出启动信号，流程结束，否则执行S4；

S4、当启动信号连续输出10s后，CAN通信模块采集到发动机转速一直为0，MCU控制模块便控制显示模块显示启动失败信息，流程结束。

进一步的，所述停止保护控制方法包括如下步骤：

S1、通过按键操作模块启动MCU控制模块控制输出模块向发动机输出用以停止发动机运行的停止信号，并对停止信号的输出时间进行计时；

S2、CAN通信模块采集发动机转速信息，当发动机转速为0，MCU控制模块便控制输出模块停止输出停止信号，流程结束，否则执行S3；

S3、当停止信号连续输出10s后，CAN通信模块采集到发动机转速持续大于600r/s，MCU控制模块便控制显示模块显示停止失败信息，流程结束。

进一步的，所述转速设定方法包括如下步骤：

S1、通过按键操作模块进入显示模块的转速设定界面；

S2、在按键操作模块上设定转速，转速设定界面上便会显示所设定的转速；

S3、设定确认后，MCU控制模块便控制CAN通信模块向发动机发送所设定的转速，使发动机在该转速稳定运行。

本发明的有益效果如下：

1、本发明的发动机监控仪能够实现发动机的启停控制，并且通过显示模块能够直观显示发动机的运行情况、故障信息等，相较于传统的监控仪来说，集成度更高，并且具有较高的安装灵活性。

2、本发明的发动机监控仪采用按键控制模式对发动机进行控制，一键启停发动机，相较于传统用钥匙旋钮启动，操作更加简便。

3、本发明的发动机监控仪在控制发动机的工作过程中，能够通过旋钮调节发动机转速，使发动机达到恒定值，从而确保了发动机稳定运行。

4、本发明通过启动保护控制方法和停止保护控制方法能够防止电动机在非法启停过程中受损，对电动机进行保护。

附图说明

图1是本发明的模块连接示意图。

图2是本发明启动保护控制方法的流程图。

图3是本发明停止保护控制方法的流程图。

图4是本发明启停控制模块连接示意图。

图5是本发明发动机监控仪的整体结构示意图。

图6是图5的爆炸图。

图7是本发明CAN通信模块的电路原理图。

图8是本发明显示模块的电路原理图。

附图标记：1-旋钮；2-硅胶按键；3-pcb按键；4-面壳；5-镜片；6-液晶屏；7-屏幕固定框；8-pcb主板；9-pcb接插件；10-防水圈；11-防水塞；12-底壳；13-减震垫；14-固定架；15-固定螺钉。

具体实施方式

为了本技术领域的人员更好的理解本发明，下面结合附图和以下实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种CAN总线发动机监控仪，包括按键操作模块、显示模块、输出模块、CAN通信模块、存储模块和MCU控制模块；

按键操作模块：负责向MCU控制模块输入发动机运行的相关指令，所述按键操作模块包括用于调节发动机转速的旋钮以及用于启停发动机的按键；

显示模块：负责显示发动机运行的相关数据信息；

输出模块：负责向发动机输出控制信号，用于控制发动机的启停；

CAN通信模块：负责接收MCU控制模块的指令与发动机通信，向发动机发送相关指令，并采集发动机运行的相关数据信息传送给MCU控制模块；

存储模块：负责存储发动机的故障信息和工作时间；

MCU控制模块：负责控制输出模块向发动机发送控制信号，负责统计发动机的工作时间和保养时间，并将所统计的信息传送至存储模块。

本实施例的发动机监控仪能够实现发动机的启停控制，并且通过显示模块能够直观显示发动机的运行情况、故障信息等，相较于传统的监控仪来说，集成度更高，并且具有较高的安装灵活性；采用按键控制模式对发动机进行控制，一键启停发动机，相较于传统用钥匙旋钮启动，操作更加简便；在控制发动机的工作过程中，能够通过旋钮调节发动机转速，使发动机达到恒定值，从而确保了发动机稳定运行。

本实施例还包括一种基于所述CAN总线发动机监控仪的控制方法，包括启动保护控制方法、停止保护控制方法和转速设定方法，如图2所示，所述启动保护控制方法包括如下步骤：

S1、通过按键操作模块启动MCU控制模块检测CAN通信模块中采集的发动机转速信息，若CAN通信模块采集到发动机转速为0，则流程结束，否则执行S2；

S2、MCU控制模块控制输出模块向发动机输出用以启动发动机的启动信号，并对启动信号的输出时间进行计时；

S3、MCU控制模块检测CAN通信模块中采集的发动机转速信息，若检测到发动机转速大于600r/s时，MCU控制模块便控制输出模块停止输出启动信号，流程结束，否则执行S4；

S4、当启动信号连续输出10s后，CAN通信模块采集到发动机转速一直为0，MCU控制模块便控制显示模块显示启动失败信息，流程结束。

如图3所示，所述停止保护控制方法包括如下步骤：

S1、通过按键操作模块启动MCU控制模块控制输出模块向发动机输出用以停止发动机运行的停止信号，并对停止信号的输出时间进行计时；

S2、CAN通信模块采集发动机转速信息，当发动机转速为0，MCU控制模块便控制输出模块停止输出停止信号，流程结束，否则执行S3；

S3、当停止信号连续输出10s后，CAN通信模块采集到发动机转速持续大于600r/s，MCU控制模块便控制显示模块显示停止失败信息，流程结束。

所述转速设定方法包括如下步骤：

S1、通过按键操作模块进入显示模块的转速设定界面；

S2、在按键操作模块上设定转速，转速设定界面上便会显示所设定的转速；

S3、设定确认后，MCU控制模块便控制CAN通信模块向发动机发送所设定的转速，使发动机在该转速稳定运行。

实施例2

本实施例在实施例1的基础之上进一步优化，具体是：

如图5所示为本实施例的发动机监控仪主体，如图6所示，所述发动机监控仪主体包括旋钮1、硅胶按键2、pcb按键3、面壳4、镜片5、液晶屏6、屏幕固定框7、pcb主板8、pcb接插件9、防水圈10、防水塞11、底壳12、减震垫13、固定架14和固定螺钉15，所述硅胶按键2与pcb按键3相适配，且罩接于pcb按键3外，方便按键操作，提高操作人员的按键舒适度，并且还能防尘防水；

所述显示模块、输出模块、CAN通信模块、存储模块和MCU控制模块均通过焊锡焊接于pcb主板8上，所述按键操作模块包括分别与MCU控制模块电连接的启停控制模块和参数设定模块，所述启停控制模块用于向MCU控制模块输出发动机的启停控制信号；所述参数设定模块用于向MCU控制模块发送用户设定的发动机转速等运行的相关指令；

如图4所示，所述启停控制模块包括分别与L1相、L2相和L3相连接的刀开关QS、启动按键SB1和停止按键SB2，所述启停控制模块的具体连接为：

刀开关QS分别连接有熔断器组FU1和熔断器组FU2，其中熔断器组FU1包括三个分别与L1相、L2相和L3相连接的熔断器，熔断器组FU2包括两个分别与L1相和L2相连接的熔断器，停止按键SB2一端与连接在L1相上的熔断器组FU2的熔断器连接，另一端与启动按键SB1连接，启动按键SB1的另一端连接有接触器KM，接触器KM的另一端与连接在L2相上的熔断器组FU2的熔断器连接，启动按键SB1的两端并联有接触器KM的常开辅助触头KM2，熔断器组FU1的三个熔断器分别连接有接触器KM的主触头KM1，主触头KM1与MCU控制模块连接；

所述参数设定模块包括与MCU控制模块电连接的旋钮1和若干设定按键，所述旋钮1用于设定发动机转速，所述若干设定按键用于设定发动机运行的其他参数。

本实施例的启停控制模块的工作原理为：

按下启动按键SB1，接触器KM线圈通电，接触器KM的主触头KM1和常开辅助触头KM2闭合，MCU控制模块接收到启动信号，便控制输出模块输出启动信号，从而使发动机运转；

当按下停止按键SB2时，接触器KM线圈失电，接触器KM的主触头KM1和常开辅助触头KM2断开，MCU控制模块接收到停止信号，便控制输出模块输出停止信号，从而使发动机停转。

本实施例中，操作人员通过旋钮1设置预期的发动机转速，并且在控制发动机工作过程中，能够通过旋钮调节发动机转速，使发动机作业时候动力更强。

实施例3

本实施例在实施例2的基础之上进一步优化，具体是：

如图8所示，所述显示模块包括型号为AT89C51的单片机U1和与单片机U1连接的液晶屏LCD，液晶屏LCD的数据位D0～D7分别与单片机U1的P1.0～P1.7对应连接；

所述液晶屏LCD的RS位、RW位和E位分别与单片机U1的P2.0/A8位、P2.1/A9位和P2.2/A10位对应连接，通过单片机U1控制液晶屏LCD的工作，所述单片机U1的XTAL1位和XTAL2位之间连接有晶振X2，所述晶振X2的两端分别连接有电容C5和电容C6，电容C5和电容C6的另一端分别接地；

所述单片机U1的RST位分别连接有电阻R5和电容C4，电阻R5的另一端接电源电压，电容C4的另一端接地；所述单片机U1的P3.0/RXD位和P3.1/TXD位与MCU控制模块连接；

本实施例的单片机U1接收MCU控制模块发送来的信号，通过8位数据位将信号信息传递到液晶屏LCD，通过液晶屏LCD将信息显示出来，方便直观显示发动机运行信息。

实施例4

本实施例在实施例3的基础之上进一步优化，具体是：

如图7所示，所述CAN通信模块包括型号为SJA1000的CAN控制器U1和型号为AMIS42675的CAN电平转换芯片U2，所述CAN通信模块的具体连接为：

CAN控制器U1的数据位AD0～AD7与MCU控制器模块连接，CAN控制器U1的TX0位连接有二极管D1的阴极，二极管D1的阳极与CAN电平转换芯片U2的TXD位连接，CAN控制器U1的RX0位与CAN电平转换芯片U2的RXD位连接，CAN电平转换芯片U2的Rs位连接有另一端接地的电阻R1，CAN电平转换芯片U2的CANH位连接有电感L1，电感L1的另一端连接有电阻R2，电阻R2的另一端通过电阻R4与接口P的1脚连接；CAN电平转换芯片U2的CANL位连接有电感L2，电感L2的另一端连接有电阻R3，电阻R3的另一端与接口P的2脚和3脚连接，并且电阻R2和电阻R3之间连接有双向稳压二极管F；

本实施例的CAN通信模块的工作原理为：

MCU控制模块与CAN控制器U1的数据位AD0～AD7连接通信，通过CAN控制器U1的TX0位和RX0位实现与CAN电平转换芯片U2的信号传输，CAN电平转换芯片U2的CANH位和CANL位与连接在CAN总线上的接口P通信，实现与发动机的双向通信。

本实施例通过CAN通信模块实现MCU控制模块和发动机之间的通信，控制发动机转速以及实时解析从发动机发来的报文，并将解析的报文传输到MCU控制模块，MCU控制模块通过分析报文，在显示模块显示发动机的故障信息，能够直观显示发动机状态。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种CAN总线发动机监控仪的控制方法，该CAN总线发动机监控仪包括按键操作模块、显示模块、输出模块、CAN通信模块、存储模块和MCU控制模块，其特征在于，按键操作模块：负责向MCU控制模块输入发动机运行的相关指令；

显示模块：负责显示发动机运行的相关数据信息；

输出模块：负责向发动机输出控制信号，用于控制发动机的启停；

CAN通信模块：负责接收MCU控制模块的指令与发动机通信，向发动机发送相关指令，并采集发动机运行的相关数据信息传送给MCU控制模块；

存储模块：负责存储发动机的故障信息和工作时间；

MCU控制模块：负责控制输出模块向发动机发送控制信号，负责统计发动机的工作时间和保养时间，并将所统计的信息传送至存储模块；

所述按键操作模块包括用于调节发动机转速的旋钮以及用于启停发动机的按键；

该控制方法包括启动保护控制方法、停止保护控制方法和转速设定方法，所述启动保护控制方法包括如下步骤：

S1、通过按键操作模块启动MCU控制模块检测CAN通信模块中采集的发动机转速信息，若CAN通信模块采集到发动机转速为0，则流程结束，否则执行S2；

S2、MCU控制模块控制输出模块向发动机输出用以启动发动机的启动信号，并对启动信号的输出时间进行计时；

S3、MCU控制模块检测CAN通信模块中采集的发动机转速信息，若检测到发动机转速大于600r/s时，MCU控制模块便控制输出模块停止输出启动信号，流程结束，否则执行S4；

S4、当启动信号连续输出10s后，CAN通信模块采集到发动机转速一直为0，MCU控制模块便控制显示模块显示启动失败信息，流程结束；

所述停止保护控制方法包括如下步骤：

S1、通过按键操作模块启动MCU控制模块控制输出模块向发动机输出用以停止发动机运行的停止信号，并对停止信号的输出时间进行计时；

S2、CAN通信模块采集发动机转速信息，当发动机转速为0，MCU控制模块便控制输出模块停止输出停止信号，流程结束，否则执行S3；

S3、当停止信号连续输出10s后，CAN通信模块采集到发动机转速持续大于600r/s，MCU控制模块便控制显示模块显示停止失败信息，流程结束。

2.根据权利要求1所述的一种CAN总线发动机监控仪的控制方法，其特征在于，所述转速设定方法包括如下步骤：

S1、通过按键操作模块进入显示模块的转速设定界面；

S2、在按键操作模块上设定转速，转速设定界面上便会显示所设定的转速；

S3、设定确认后，MCU控制模块便控制CAN通信模块向发动机发送所设定的转速，使发动机在该转速稳定运行。

Images