CN204904678U - 一种汽车总线教学设备远程故障考核系统电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种汽车总线教学设备远程故障考核系统电路，包括：CAN节点核心电路、键盘及显示电路、继电器接口电路、CAN-USB网关电路，其依次电性连接；所述的CAN节点核心电路用于将多台教学设备组成局域网，主要包括微控制器89C51、独立CAN控制器SJA1000、CAN总线收发器PCA82C250和高速光电耦合器6N137；所述的键盘、显示电路中的键盘用于接收学生输入的学号信息和故障诊断信息，显示器用于显示学生的学号和练习或考核成绩；所述的继电器接口电路用于对教学设备进行“电子式”的故障设置，替代传统的“机械式”故障设置方式；所述的CAN-USB网关电路用于远程计算机USB总线与CAN总线之间的网络连接，即实现计算机与教学设备之间的远程通信。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种实训教学考核系统，具体涉及一种汽车总线教学设备远程故障考核系统电路。
背景技术
目前汽车电子厂家生产的“汽车总线教学设备”，在故障诊断与排除实践教学时，教师一般通过“导线短接”或者“机械开关”的机械方式设置故障，然后由学生利用万用表、示波器等检测设备检测故障并排除故障。因此现有的“汽车总线教学设备”存在一定的缺陷：只能采用教师现场“1对1”的教学方式、机械式的故障设置方式和传统现场式的考核评分方式。这在目前教师少、设备少、学生多的现实情况下，很难提高实践教学效率和教学效果。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本实用新型提出一种汽车总线教学设备远程故障考核系统电路，其在现有的教学设备进行技术改造，通过嵌入式网络测控技术，将多台汽车总线教学设备组成局域网，再通过网关与远程计算机相连。利用一台计算机远程控制和管理多台教学设备，实现“远程化、智能化”故障设置、故障考核及成绩汇总等功能，有效提高汽车总线教学设备的利用率、教学效率和教学效果。其关键技术还可用于电控发动机、舒适安全、全车电器等其他汽车电子教学设备的实践教学。
（二）技术方案
一种汽车总线教学设备远程故障考核系统电路，包括：CAN节点核心电路，键盘、显示电路，继电器接口电路和CAN-USB网关电路，其依次电性连接；所述的CAN节点核心电路包括微控制器89C51电路、独立CAN控制器SJA1000电路、CAN总线收发器PCA82C250电路和高速光电耦合器6N137电路，所述的SJA1000的AD0～AD7连接到89C51的P0口，连接到89C51的P2.0；P2.0为0时，CPU片外存储器地址选中SJA1000，CPU通过这些地址对SJA1000执行相应的读/写操作；SJA1000的、、ALE分别与89C51的对应引脚相连，接89C51的，89C51可以通过中断方式访问SJA1000；为了增强CAN总线节点抗干扰能力，使SJA1000的TX0和RX0并不直接与PCA82C250的TXD和RXD相连，而是通过高速光耦6N137后与PCA82C250相连，以此实现总线上各CAN节点间的电气隔离；PCA82C250与CAN总线的接口部分也采用了一定的安全和抗干扰措施；PCA82C250的CANH和CANL引脚各自通过一个5的电阻与CAN总线相连，电阻可起到一定的限流作用,保护PCA82C250免受过流的冲击；CANH和CANL与地之间并联了两个30pF的小电容，可以起到滤除总线上的高频干扰和一定的防电磁辐射的能力；另外，在两根CAN总线接入端与地之间分别反接了一个保护二极管，当CAN总线有较高的负电压时，通过二极管的短路可起到一定的过压保护作用；PCA82C250的Rs引脚接有一个斜率电阻，电阻大小可根据总线通讯速率适当调整，一般在16～140k之间。
进一步的，所述的键盘、显示电路为节省利用单片机的I/O口，键盘、显示电路采用单片机串行口扩展的方式，单片机用串口和3个I/O口扩展了16个键和6位数码管显示，使用了7片74LS164和6个共阳数码管；单片机P2.2、P2.3作为键盘的2个行输入线，P2.1作为串口TXD同步移位脉冲输出控制线；当P2.1输出低电平时，与门输出“0”电平，禁止同步移位脉冲输入到74LS164(1)的CP端口。
进一步的，所述的继电器接口电路设置有PNP和NPN两个三级管对单片机引脚的输出电流进行放大，与继电器线圈并联的二极管，用于避免在控制继电器线圈断电时线圈产生的瞬间高压损坏电路中的三极管等元器件；利用89C51单片机P1口的P1.0～P1.6引脚分别控制7个继电器，用于设置汽车总线教学设备的7种线路故障：汽车CAN-H断路、汽车CAN-L断路、汽车CAN-H与CAN-L短路、汽车CAN-H与搭铁短路、汽车CAN-L与搭铁短路、汽车CAN-H与车载电源正极短路、汽车CAN-L与车载电源正极短路。
进一步的，所述的单片机通过查询P1口的状态，获取教学设备的运行状态——有无线路故障。
进一步的，所述的CAN-USB网关电路采用89C52，负责整个网关的监控任务以及CAN总线与USB总线的通信任务，CAN控制器接口电路由CAN通信控制器SJA1000和CAN收发器PCA82C250组成，USB控制器接口电路采用CH375；SJA1000和CH375的中断输出分别与89C52的和相连，从而采用中断方式来接收CAN与USB总线报文，以保证最快的响应速度，提高通信效率。
（三）有益效果
本实用新型提出了一种汽车总线教学设备远程故障考核系统电路，与现有技术相比较，其具有以下有益效果：本实用新型其在现有的教学设备进行技术改造，通过嵌入式网络测控技术，将多台汽车总线教学设备组成局域网，再通过网关与远程计算机相连。利用一台计算机远程控制和管理多台教学设备，实现“远程化、智能化”故障设置、故障考核及成绩汇总等功能，有效提高汽车总线教学设备的利用率、教学效率和教学效果。其关键技术还可用于电控发动机、舒适安全、全车电器等其他汽车电子教学设备的实践教学。本实用新型的CAN节点核心电路，将多台教学设备组成局域网；键盘、显示电路中的键盘用于接收学生输入的学号信息和故障诊断信息；显示器用于显示学生的学号和练习或考核成绩；继电器接口电路用于对教学设备进行“电子式”的故障设置，替代传统的“机械式”故障设置方式。所述的CAN-USB网关电路用于实现远程计算机USB总线与CAN总线之间的网络连接，即实现计算机与教学设备之间的远程通信。
附图说明
图1是本实用新型的总体设计示意框图。
图2是本实用新型的CAN节点核心电路示意图。
图3是本实用新型的键盘、显示电路示意图。
图4是本实用新型的继电器接口电路示意图。
图5是本实用新型的CAN-USB网关电路示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种汽车总线教学设备远程故障考核系统电路，包括：CAN节点核心电路，键盘、显示电路，继电器接口电路和CAN-USB网关电路，其依次电性连接；如图2所示，所述的CAN节点核心电路包括微控制器89C51电路、独立CAN控制器SJA1000电路、CAN总线收发器PCA82C250电路和高速光电耦合器6N137电路，所述的SJA1000的AD0～AD7连接到89C51的P0口，连接到89C51的P2.0；P2.0为0时，CPU片外存储器地址选中SJA1000，CPU通过这些地址对SJA1000执行相应的读/写操作；SJA1000的、、ALE分别与89C51的对应引脚相连，接89C51的，89C51可以通过中断方式访问SJA1000；为了增强CAN总线节点抗干扰能力，使SJA1000的TX0和RX0并不直接与PCA82C250的TXD和RXD相连，而是通过高速光耦6N137后与PCA82C250相连，以此实现总线上各CAN节点间的电气隔离；PCA82C250与CAN总线的接口部分也采用了一定的安全和抗干扰措施；PCA82C250的CANH和CANL引脚各自通过一个5的电阻与CAN总线相连，电阻可起到一定的限流作用,保护PCA82C250免受过流的冲击；CANH和CANL与地之间并联了两个30pF的小电容，可以起到滤除总线上的高频干扰和一定的防电磁辐射的能力；另外，在两根CAN总线接入端与地之间分别反接了一个保护二极管，当CAN总线有较高的负电压时，通过二极管的短路可起到一定的过压保护作用；PCA82C250的Rs引脚接有一个斜率电阻，电阻大小可根据总线通讯速率适当调整，一般在16～140k之间。
如图3所示，所述的键盘、显示电路为节省利用单片机的I/O口，键盘、显示电路采用单片机串行口扩展的方式，单片机用串口和3个I/O口扩展了16个键和6位数码管显示，使用了7片74LS164和6个共阳数码管；单片机P2.2、P2.3作为键盘的2个行输入线，P2.1作为串口TXD同步移位脉冲输出控制线；当P2.1输出低电平时，与门输出“0”电平，禁止同步移位脉冲输入到74LS164(1)的CP端口。
如图4所示，所述的继电器接口电路设置有PNP和NPN两个三级管对单片机引脚的输出电流进行放大，与继电器线圈并联的二极管，用于避免在控制继电器线圈断电时线圈产生的瞬间高压损坏电路中的三极管等元器件；利用89C51单片机P1口的P1.0～P1.6引脚分别控制7个继电器，用于设置汽车总线教学设备的7种线路故障：汽车CAN-H断路、汽车CAN-L断路、汽车CAN-H与CAN-L短路、汽车CAN-H与搭铁短路、汽车CAN-L与搭铁短路、汽车CAN-H与车载电源正极短路、汽车CAN-L与车载电源正极短路。
其中，所述的单片机通过查询P1口的状态，获取教学设备的运行状态——有无线路故障。
如图5所示，所述的CAN-USB网关电路中的微控制器采用89C52，负责整个网关的监控任务以及CAN总线与USB总线的通信任务，CAN控制器接口电路由CAN通信控制器SJA1000和CAN收发器PCA82C250组成，USB控制器接口电路采用CH375；SJA1000和CH375的中断输出分别与89C52的和相连，从而采用中断方式来接收CAN与USB总线报文，以保证最快的响应速度，提高通信效率。
上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
Claims (5)
1.一种汽车总线教学设备远程故障考核系统电路，包括：CAN节点核心电路，键盘、显示电路，继电器接口电路和CAN-USB网关电路，其依次电性连接；所述的CAN节点核心电路包括微控制器89C51电路、独立CAN控制器SJA1000电路、CAN总线收发器PCA82C250电路和高速光电耦合器6N137电路，所述的SJA1000的AD0～AD7连接到89C51的P0口，连接到89C51的P2.0；P2.0为0时，CPU片外存储器地址选中SJA1000，CPU通过这些地址对SJA1000执行相应的读/写操作；SJA1000的、、ALE分别与89C51的对应引脚相连，接89C51的，89C51可以通过中断方式访问SJA1000；SJA1000的TX0和RX0通过高速光耦6N137后与PCA82C250的TXD和RXD相连，以此实现总线上各CAN节点间的电气隔离；PCA82C250的CANH和CANL引脚各自通过一个5的电阻与CAN总线相连，电阻的限流保护PCA82C250免受过流的冲击；CANH和CANL与地之间并联了两个30pF的小电容；在两根CAN总线接入端与地之间分别反接了一个保护二极管；PCA82C250的Rs引脚接有一个斜率电阻，电阻大小可根据总线通讯速率适当调整，电阻值在16～140k之间。
2.根据权利要求1所述的一种汽车总线教学设备远程故障考核系统电路，其特征在于：所述的键盘、显示电路采用单片机串行口扩展的方式，单片机用串口和3个I/O口扩展了16个键和6位数码管显示，使用了7片74LS164和6个共阳数码管；单片机P2.2、P2.3作为键盘的2个行输入线，P2.1作为串口TXD同步移位脉冲输出控制线；当P2.1输出低电平时，与门输出“0”电平，禁止同步移位脉冲输入到74LS164(1)的CP端口。
3.根据权利要求1所述的一种汽车总线教学设备远程故障考核系统电路，其特征在于：所述的继电器接口电路设置有PNP和NPN两个三级管对单片机引脚的输出电流进行放大，与继电器线圈并联的二极管，用于避免在控制继电器线圈断电时线圈产生的瞬间高压损坏电路中的三极管元器件。
4.根据权利要求1所述的一种汽车总线教学设备远程故障考核系统电路，其特征在于：所述的89C51单片机P1口的P1.0～P1.6引脚分别控制7个继电器，用于设置汽车总线教学设备的7种线路故障：汽车CAN-H断路、汽车CAN-L断路、汽车CAN-H与CAN-L短路、汽车CAN-H与搭铁短路、汽车CAN-L与搭铁短路、汽车CAN-H与车载电源正极短路、汽车CAN-L与车载电源正极短路。
5.根据权利要求1所述的一种汽车总线教学设备远程故障考核系统电路，其特征在于：所述的CAN-USB网关电路中的微控制器采用89C52；CAN通信接口电路由CAN通信控制器SJA1000和CAN收发器PCA82C250组成，USB控制器接口电路采用CH375；SJA1000和CH375的中断输出分别与89C52的和相连，从而采用中断方式来接收CAN与USB总线报文。
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| CN106125716A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-11-16 | 淮安信息职业技术学院 | 基于can的汽车教学设备线路故障智能考核系统工作流程 |
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