智能汽車電工教學(xué)系統(tǒng)的研發(fā)

朱玉強，張怡

(1.廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣州 510650;2.廣州城市職業(yè)學(xué)院，廣州 510405)

0 前言

目前的汽車教學(xué)設(shè)備普遍是把整車零部件實物按照原車電路特點或者電氣邏輯拼接在一起，實現(xiàn)某一系統(tǒng)功能，從而展現(xiàn)給學(xué)生。這種設(shè)備要使用原車配件，制作成本較高，同時由于是實物教學(xué)，電路連接錯誤后導(dǎo)致零件損壞的可能性較大，因此在教學(xué)使用過程中老師很少讓學(xué)生動手操作，從而減少設(shè)備的損壞率，學(xué)生就很難深入理解汽車復(fù)雜電路的工作邏輯，從而喪失了對深奧的汽車電路的學(xué)習興趣。為提高學(xué)生學(xué)習汽車電路的興趣，筆者研制了智能化汽車電工教學(xué)系統(tǒng)，由單片機判斷電路連接情況的好壞，并且還可引導(dǎo)學(xué)生進行正確電路的連接，當連接錯誤時會以不斷閃爍的紅燈提示，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習的積極性。

1 系統(tǒng)主要特點

智能化汽車電工教學(xué)系統(tǒng)從汽車的應(yīng)用電路出發(fā)，將常用的電路單元所用的元件用圖形符號布置在一個單元板上，圖形符號準確反映元件的內(nèi)部電氣結(jié)構(gòu)，使學(xué)員能了解其元件的工作原理，從基本單元電路開始，學(xué)會識圖、讀圖，掌握分析基本電路原理，并做到邊學(xué)邊用，學(xué)用結(jié)合，利用本系列電路接線板，動手設(shè)計并連接各種不同的控制應(yīng)用電路。

該系統(tǒng)能清晰反映汽車各單元電路的構(gòu)成、連接關(guān)系、工作原理、控制方式。各對象的線路布局、控制系統(tǒng)的相互關(guān)系清楚，便于聯(lián)想分析，容易讀懂。經(jīng)練習可詳細理解實現(xiàn)電氣設(shè)備的控制和電路保護設(shè)置，方便進行故障的原理分析及相應(yīng)的檢測和排除方法設(shè)計。通過對典型電路的連接設(shè)計和控制方法分析，了解汽車電路的共性和各車型之間的差別。

該套智能電工教學(xué)系統(tǒng)，分為電工基礎(chǔ)、起動預(yù)熱、充電、點火、燈光、信號、雨刮器、電動窗、電動鏡、空調(diào)共10個單元電路。在各個單元電路中，均配套有基本的練習題目，按照練習要求，可基本掌握該單元電路的工作原理和控制方法特點。在電路的實現(xiàn)方法中，由于采用不同的控制方式，從而在實現(xiàn)某項功能時，會有不同的方法，盡管這些方法各有優(yōu)劣，但均能達到應(yīng)用的要求。因此，除配備的基本練習題外，在使用中，完全可以根據(jù)學(xué)習情況，用不同的元件和不同的方法去搭構(gòu)不同的電路，通過分析這些不同的電路，使學(xué)生在練習中學(xué)會電路控制原理特點。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 總體方案設(shè)計

該套智能電工教學(xué)系統(tǒng)的每個單元電路的內(nèi)部核心控制電路是相同的，只是每個單元電路的圖形不一樣。核心控制電路完成信號的采集，數(shù)據(jù)的判斷、處理、分析和燈光控制的工作。該系統(tǒng)采用51系列單片機作為主控制器［1］，配以信號處理和驅(qū)動電路組成硬件系統(tǒng)，然后將程序和每塊電路板的數(shù)據(jù)庫燒錄到80C51單片機中，完成各個模塊的智能引導(dǎo)和自動判分功能。控制電路結(jié)構(gòu)框架如圖1所示。

2.2 電源電路設(shè)計

該系統(tǒng)的電源電路如圖2所示。選用LM7805三端穩(wěn)壓集成芯片，該集成芯片內(nèi)部有過流、過熱及調(diào)整管的保護電路，使用起來可靠、方便。

2.3 輸入電路設(shè)計

該系統(tǒng)的輸入電路如圖3所示。

選用數(shù)據(jù)選擇器74LS151和解碼器74LS138，74LS151為互補輸出的8選1數(shù)據(jù)選擇器，74LS138為3線～8線譯碼器［2］。

3 軟件設(shè)計

89C51單片機軟件的編寫可以使用匯編語言，也可使用C語言，由于匯編語言能更直接地反映每一個指令所要完成的操作，查看每一個存儲器單元的存儲內(nèi)容，調(diào)試更方便，因此采用匯編語言編寫［3］。

程序的編寫采用模塊化設(shè)計，將該程序劃分為四大模塊，包括信號采集處理模塊、按鍵識別模塊、顯示輸出模塊、計時控制模塊。

程序的基本流程圖如圖4所示。

4 總結(jié)

該智能化汽車電工教學(xué)系統(tǒng)采用圖形化符號面板取代實物，用普通線束代替汽車專用導(dǎo)線，節(jié)約了成本，通過智能系統(tǒng)采集使用者選用的模式，進入相應(yīng)功能，同時不斷采集、判斷電路連接情況以及引導(dǎo)學(xué)生如何連接電路，系統(tǒng)小巧耐用，電路多樣，可以同時讓多數(shù)學(xué)生都有動手實踐連接電路的機會，提高學(xué)生學(xué)習興趣，從而提高教學(xué)質(zhì)量，強化學(xué)生對于汽車電路的理解和電路連接能力。

該智能汽車電工教學(xué)系統(tǒng)性能可靠，實用性強，既提高了學(xué)生的學(xué)習興趣，又使老師從繁重的實訓(xùn)教學(xué)指導(dǎo)中解脫出來，現(xiàn)已銷售到多家職業(yè)技術(shù)院校投入課堂使用，收到了各個院校教師和學(xué)生非常好的反饋。

【1】張振榮，晉明武，王毅平．MCS-51單片機原理及實用技術(shù)［M］．北京:人民郵電出版社，2000．

【2】《新編中國半導(dǎo)體器件數(shù)據(jù)手冊》編委會．新編中國半導(dǎo)體器件數(shù)據(jù)手冊(第三冊):半導(dǎo)體集成電路［M］．北京:機械工業(yè)出版社，1992．

【3】余永權(quán)，汪明慧，黃英．單片機在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用［M］．北京:電子工業(yè)出版社，2003．