技术领域
[0001] 本
发明涉及
电子技术领域，特别是涉及一种汽车总线电平检测装置。
背景技术
[0002] 随着家用汽车和商用汽车在我国的快速发展，汽车维修业也在不断的发展，随之带来的问题是车辆出现故障后怎么快速准确的判断故障。基于此原因，市场急需一些专业的检测维修设备，来提高维修速度和维修
质量。
[0003] 汽车OBD诊断口提供了检测车辆ECU信息的通道，目前汽车通用总线形式有CAN线、PWM/VPWM、K–Line、S232、RS485、TTL等总线。不同的车型可能采用其中的一种或几种组合，且不同的车型它的总线在 OBD管脚上的定义也不一样，不同车型管脚定义不同如果让维修人员对每个管脚手工测试排查会浪费大量的时间。因此，需要提出一种能够快速准确的判断车辆OBD各管脚的电平及
波形的汽车总线电平检测装置以提高维修速度和维修质量。
发明内容
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种能够快速准确的判断车辆OBD各管脚的电平及波形的汽车总线电平检测装置。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：
[0006] 一方面，本发明提供一种汽车总线电平检测装置，包括依次连接的汽车OBD端口总线选择网络
电路、
信号调整电路和输出电路，其中：
[0007] 所述OBD端口总线选择网络电路的一端用于连接汽车OBD各端口中的诊断端口，并接收汽车OBD诊断端口发送的电平信号，所述OBD端口总线选择网络电路还用于与MCU的IO口线连接来控制选择OBD端口管脚；
[0008] 所述信号调整电路与OBD端口总线选择网络电路的另一端连接，用于将汽车端的线路电平调整到MCU能识别的信号电平范围内，并将调整好的电平信号发送到所述输出电路，所述输出电路的输出端用于与MCU的AD 转换口连接。
[0009] 进一步地，所述汽车OBD端口总线选择网络电路包括包括
驱动器和与驱动器的输出端口连接的继电器，所述继电器的公共端用于与汽车OBD诊断端口连接，所述继电器的常开触点用于为信号调整电路选择
输入信号。
[0010] 进一步地，所述驱动器包括第一驱动器、第二驱动器和第三驱动器，所述继电器的数量包括十六个，分别为第一继电器至第十六继电器，该十六个继电器的常开触点并连在一起为总线输入信号，该十六个继电器的常闭点悬空，该十六个继电器的公共端分别用于与各个汽车OBD诊断端口连接，其中：
[0011] 所述第一驱动器的7个输入端口分别用于连接MCU的IO1口线至IO7 口线，对应的，所述第一驱动器的7个输出端口分别与第一至第七继电器的的线圈控制脚的电源负端连接，线圈控制脚的电源正端连接到VCC；
[0012] 所述第二驱动器的7个输入端口分别用于连接MCU的IO8口线至IO14 口线，对应的，所述第二驱动器的7个输出端口分别与第八继电器至第十四继电器的线圈控制脚的电源负端连接，线圈控制脚的电源正端连接到 VCC；
[0013] 所述第三驱动器的2个输入端口分别用于连接MCU的IO15口线、IO16 口线，对应的，所述第三驱动器的2个输出端口分别与第十五继电器、十六继电器的线圈控制脚的电源负端连接，线圈控制脚的电源正端连接到VCC。
[0014] 进一步地，所述驱动器为大
电流晶体管阵列驱动器。
[0015] 进一步地，所述信号调整电路包括分压
电阻网络电路、ESD保护电路和高频
干扰信号滤除电路，用于电平信号的分压调整，瞬态高压的抑制及干扰滤除。
[0016] 进一步地，所述信号调整电路包括第一电阻,第二电阻，第三电阻,第一
二极管,第四电容，其中，
[0017] 所述汽车OBD端口总线选择网络电路的总线端口、第一电阻、第二电阻和输出电路依次连接；
[0018] 所述第一二极管的一端连接在第一电阻和第二电阻之间，所述第一二极管的另一端用于与地相连接，用于限制瞬间高压信号的浪涌；
[0019] 所述第四电容与第三电阻并联，所述第四电容的一端和第三电阻的一端连接后用于与地相连接，所述第四电容的另一端和第三电阻的另一端连接后连接在第二电阻和输出电路之间。
[0020] 进一步地，第一二极管为双向TVS二极管，最大击穿
电压34V。
[0021] 进一步地，所述第一电阻的阻值选为90.9K_1％,第二电阻R2的阻值选为9.1K_1％,第三电阻R3的阻值选为10K_1％。
[0022] 进一步地，所述第四电容为陶瓷贴片电容。
[0023] 进一步地，所述输出电路包括依次相连的精密
运算放大器和第四电阻，所述精密
运算放大器与信号调整电路连接，所述第四电阻为输出电路的输出端用于与MCU的AD转换口连接。
[0024] 进一步地，所述精密运算放大器的正输入端与信号调整电路连接，所述精密运算放大器的负输入端与所述精密运算放大器的输出端连接后连接到第四电阻的一端，第四电阻的另一端用于与MCU的AD转换口连接。
[0025] 进一步地，还包括MCU，所述MCU包括IO口线和AD转换口。
[0026] 采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：
[0027] 本发明的汽车OBD端口总线选择网络的一端连接汽车OBD各端口，以接收汽车OBD诊断口发送的电压信号，通过驱动器依次选通继电器网络，达到选择OBD端口管脚的目的。信号调整电路用于把汽车端的线路电平转换成MCU能识别的信号电平范围内，并将调理好的信号发送到与信号调整电路的另一端连接的输出电路；输出电路的输出端用于连接MCU的AD转换输入口，实现信号电平的采集，输出电路用于隔离信号调整电路与MCU 电路，稳定信号调整电路信号，这样可以避免MCU的AD输入电路对信号调整电路的影响，使检测的总线信号电平相对稳定。本发明通过高性能的MCU对各管脚电平的采集，根据每个管脚的电平值就会准确的判定总线类型，可以使车辆维修人员快速准确的了解OBD口的总线分布情况，从而快速准确的判断车辆OBD各管脚的电平及波形，为车辆故障诊断提供较大的帮助，提高维修效率。
附图说明
[0028] 上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
[0029] 图1是本发明的汽车总线电平检测装置的连接示意图；
[0030] 图2是本发明的汽车总线电平检测装置的电路示意图。
具体实施方式
[0031] 下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性
实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域技术人员。
[0032] 本技术领域技术人员可以理解，除非特意
声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的
说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
[0033] 本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语 (包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与
现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0034] 本发明提供一种汽车总线电平检测装置的实施例，如图1、图2所示，包括依次连接的OBD端口总线选择网络电路、信号调整电路和输出电路，其中：OBD端口总线选择网络电路的一端用于连接汽车OBD各端口中的诊断端口，并接收汽车OBD诊断端口发送的电平信号，OBD端口总线选择网络电路还用于与MCU的IO口线连接来控制选择OBD端口管脚；所述信号调整电路与OBD端口总线选择网络电路的另一端连接，用于将汽车端的线路电平调整到MCU能识别的信号电平范围内，并将调整好的电平信号发送到所述输出电路，所述输出电路的输出端用于与MCU的AD转换口连接。
[0035] 本发明的汽车OBD端口总线选择网络的一端连接汽车OBD各诊断端口，由MCU的IO口来控制选择，用于接收汽车OBD端口各口线的电压信号，信号调整电路用于信号电平的分压调整，并对输入的干扰信号进行虑除，限制瞬态高压的浪涌，并将调节好的电压信号发送到与信号调整电路连接的输出电路；输出电路的另一端用于连接MCU的AD转换口，输出稳定的和符合要求的电压信号。
[0036] 也就是说，汽车OBD端口总线选择网络的OBDPIN端为本发明的输入端，用来连接汽车OBD端口各端点。输出电路的ADC_IN端为本发明的输出端，用来连接MCU的AD转换口，并将电压信号发送给MCU，以实现各端点信号的采集。
[0037] 在一个实施例中，如图2所示，汽车OBD端口总线选择网络电路包括第一驱动器U1、第二驱动器U2、第三驱动器U3，这三个驱动器共十六个输出端(管脚O1～O16)，分别连接到十六个继电器(K1～K16)的线圈控制脚(管脚OBD_SEL1～OBD_SEL16)的电源负端，线圈控制脚的电源正端连接到VCC。三个驱动器的输入端(I1～I7)分别连接到MCU的IO口线(如图IO1～IO16)。十六个OBD端口的信号电压分别连到十六个继电器 (K1～K16)的公共端(OBDPIN1～OBDPIN16)，十六个继电器(K1～K16) 的常开点并连在一起做为总线输入信号，十六个继电器(K1～K16)的常闭点悬空。
[0038] 本发明实现多路信号共用一个信号采集电路，可降低设备成本， MCU按设计好的顺序通过IO口依次输出高电平，经驱动器反相后，使相应的继电器吸合选通相应的OBD十六个管脚中的一个管脚达到选择汽车电平信号输入到信号调整电路的目的。
[0039] 在一个实施例中，信号调整电路分压电路由第一精密电阻R1,第二精密电阻R2,第四电容C4,第三精密电阻R3，第一二极管D1构成，在一个实施例中，第一精密电阻R1的一端与OBD总线端口选择网络相连，另一端与第二精密电阻R2、第一二极管D1的一端相并连一起，第一二极管D1的另一端直接与地相接。第二精密电阻R2的另一端也第四电容C4、第三电阻 R3的一端并连在一起连接到输出电路。第四电容C4的另一端与第三电阻 R3的另一端并连后与地相连接，优选的，第一二极管的参数值选为双向TVS 管SMAJ28CA，最大
击穿电压34V,可以有效的保护后面的电路，优选的，如表1所示，第一电阻的阻值选为90.9K_1％,第二电阻R2的阻值选为 9.1K_1％,第三电阻R3的阻值选为10K_1％,这样，经R1、R2、R3的分压系数是0.0909，当OBD总线端口DC电平在8～34V之间变化时，经分压后的电平值为0.0909x(8～34)＝0.72～3.09V,输入电压被调整到MCU的AD 转换电平范围内，可以被MCU正确的采集。依据经验，第四电容值优选 104的陶瓷贴片电容。
[0040] 表1调整电路的各电阻、电容及二极管的取值
[0041] 元器件 取值第一电阻R1 90.9KΩ 1％
第二电阻R2 9.1KΩ 1％
第三电阻R3 10KΩ 1％
第一二极管D1 TVS管SMAJ28CA
第四电容C4 100nf/50V
[0042] 在一个实施例中，在信号调整电路的第一电阻R1后第一二极管为TVS 瞬态抑制二极管，可防止外部瞬间高压或静电对后续电路的影响，TVS二极管D1的作用是将进入信号调整电路的瞬态高压信号电平限制在0～34V 之间。在一个实施例中，TVS由一个并联的二极管D1组成，第一电阻R1 与第二电阻R2并连后与D1的一端连接在一起，第一二极管的另外一端接地。
[0043] 在一个实施例中，信号调整电路的第二电阻R2的一端与第三电阻R3、输出电路运放的正输入端并连后与抗干扰信号滤除第四电容C4一端并连， C4的另一端接地，为后续AD转换
接口提供微秒级的稳定电平供MCU采集。
[0044] 在一个实施例中，信号调整电路把信号电平调整到0～3.3V的电平后信号进入输出电路，输出电路由第一运算放大器U4、第四电阻R4组成，信号调整电路的信号输入到第一运算放大器U4的正输入端(管脚3)，第一运算放大器U4的负输入端(管脚2)并连到第一运算放大器U4的输出端(管脚1)，同时与第四电阻R4的一端并连在一起，第四电阻R4的另一端连接到MCU的AD转换输入端ADC_IN端口，实现对信号电平的采集。
[0045] 输出电路减小了MCU的信号采集电路对信号调整电路的影响。使调整电路输出的信号电平不受其它电路的影响，保持MCU的AD转换采集信号相对稳定。
[0046] 本发明的汽车总线电平检测装置的具体工作过程如下：
[0047] 首先把汽车OBD端口与汽车总线电平检测装置的OBDPIN1～ OBDPIN16接口相连，让汽车总线电平输入到该装置的汽车OBD端口总线选择网络的OBDPIN1～OBDPIN16端；将装置的ADC_IN端连到MCU的 AD转换输入口。通过MCU的IO口输出高电平
控制信号到控制汽车OBD 端口总线选择网络的IO1～IO16，第一驱动器U1、第二驱动器U2、第三驱动器U3的16个输出口O1～O16输出低电平，O1～O16分别与16个继电器 K1～K16的线圈控制脚(管脚OBD_SEL1～OBD_SEL16)的电源负端相连，线圈控制脚的电源正端接到VCC，这样相应的继电器会吸合。
[0048] OBDPIN1～OBDPIN16接口与16个继电器的公共端相连，16路OBD 端口信号电平通过继电器公共端、常开触点进入到信号调整电路。
[0049] 信号通过第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一二极管D1、第四电容C4，依据行业经验值,第一电阻R1取值为90.9K(
精度1％)，第二电阻R2取值9.1K(精度1％)，第三电阻R3取值10K(精度1％),分压系数为10/(90.9+9.1+10)＝0.0909，当OBD总线端口DC电平在8～34V之间变化时，经分压后的电平值为0.0909x(8～34)＝0.72～3.09V,输入电压被调整到MCU的AD转换电平范围内，，可以被MCU正确的采集。优选的，二极管D1选TVS管，型号为SMAJ28CA，可以对输入的高压静电进行抑制，起到保护作用。
[0050] 通过信号调整电路后，使汽车总线电平信号限制在0.72～3.09V之间，信号进入第一精密运算放大器U4的第3管脚，第一精密运算放大器U4的第2管脚与第1管脚并连接在一起形成电压跟随器，使第一精密运算放大器U4的第1管脚电平近似等于U4的第3管脚电压。
[0051] 第一精密运算放大器U4第1管脚输出的总线电平信号通过R4输出到 ADC_IN端，R4起限流保护隔离作用，把ADC_IN端与U4的第1管脚隔离开，使ADC_IN输出端的电路对U4影响最小。
[0052] 本发明装置主要用于，通过OBD端口总线选择网络的依次选择，总线电平信号被送到信号调整电路进行调整，然后通过输出电路的电压跟随器的隔离输出，总线信号电平输入MCU的AD转换接口，实现了总线电平信号的采集，MCU对采集的信号电平及波形进行实时显示，为汽车维修人员快速的判断故障提供了帮助，极大的方便了维修，也是大量汽修人员必备的工具之一。
[0053] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单
修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。
