基于無線控制的電工電子實訓裝置的設(shè)計

寇常樂+王立順+王權(quán)

摘要：在學校的實訓中心的技能培訓過程中發(fā)現(xiàn)，學生不能將所學的知識點吸收，同時在授課過程中考評員的任務(wù)量繁重，因此設(shè)計了基于無線控制的電工電子實訓裝置。

本裝置是一款專門為電工電子實訓而設(shè)計的一種實訓裝置，該裝置主要針對各大高?；蚋呗氼愒盒５募寄芘嘤?，該裝置能有效幫助學生提高實訓技能，同時記錄學生的考勤，減輕實訓教師工作量。

關(guān)鍵詞：無線控制；實訓裝置；考勤

1 引言

電工電子技能實訓是維修電工技能的重要環(huán)節(jié)，現(xiàn)階段對于之前的實訓方式中教師的工作量很大，并且考勤的評定也存在一定的難度，在平常的實訓中由于學生數(shù)量遠超于教師數(shù)量，導(dǎo)致在實訓過程中教師無法及時了解每個工位的運行情況以及學生的考勤情況，通過本裝置就能將工位的運行情況實時顯示在教師端的上位機界面上，讓同學們在平時的訓練過程中能夠安全使用試驗臺，本裝置不但可以實現(xiàn)對學生工位的監(jiān)控，還有自動記錄考勤的功能，達到實驗室安全運行和考勤檢查的目的。

2 系統(tǒng)設(shè)計

基于無線控制的電工電子實訓裝置是一款專門為維修電工實訓而設(shè)計制作的一種實訓裝置，該裝置是由一臺上位機和多臺從機組成的一個網(wǎng)絡(luò)式結(jié)構(gòu)采用wifi數(shù)字式無線傳輸裝置，該實訓設(shè)備的設(shè)計為維修電工的基礎(chǔ)實訓教學提供操作平臺，本裝置中提供可靠有效的直流電源，并以模塊化的形式提供了電子電路焊接、調(diào)試的設(shè)備。

該實訓裝置中的實驗部件均為模塊化形式，每一個模塊實際上給學生提供的僅僅是一個接口電路，實訓老師通過上位機控制對應(yīng)每一個工位的下位機電源。學生可以自己通過老師的講解以及查詢相關(guān)資料學習分析，然后進行電路的焊接與調(diào)試，從而讓同學們通過實訓達到掌握相關(guān)專業(yè)知識的目的。同時也可以自動記錄考勤信息，也使得技能教學更加人性化，也是為了減輕實訓教師在授課過程中的工作量。該實訓裝置適合應(yīng)用于各大職業(yè)技術(shù)院校的維修電工的職業(yè)技能培訓中。

3.系統(tǒng)總體示意圖

本設(shè)計是一款專門為維修電工實訓而設(shè)計的裝置，所以應(yīng)注重穩(wěn)定性能以及易操作性。在穩(wěn)定性能和易操作性能方面由硬件電路而設(shè)計的功能優(yōu)于由軟件實現(xiàn)的功能，而軟件實現(xiàn)的功能靈活性較強?；谝陨显?，我們決定使用軟件和硬件相結(jié)合，以硬件電路實現(xiàn)功能為主，由軟件輔助實現(xiàn)人機交互功能。其系統(tǒng)模擬示意圖如圖3所示。

4. 實訓裝置關(guān)鍵技術(shù)

該裝置本身和PC機之間采用TCP通信協(xié)議，采用無線通信有利于實訓室的布局，對于實訓室以后的管理也可省去諸多的麻煩；技術(shù)層面上來說協(xié)議本身具有自組織的特點，可以為通信的準確性提供保障。該系統(tǒng)主要由六部分：單片機控制核心、電源部分、報警燈部分、繼電器控制部分、WIFI通信部分、顯示部分，總體框圖如圖4所示。

（1）單片機部分：是該系統(tǒng)的控制核心。負責整個裝置系統(tǒng)的控制、信息的傳輸數(shù)據(jù)的處理以及檢測按鍵系統(tǒng)，同時還要控制液晶屏的顯示，作為主控芯片，芯片的選擇是十分重要的，經(jīng)對比發(fā)現(xiàn)選用STM32F407單片機能夠滿足本系統(tǒng)的功能要求。

（2）電源部分：該部分為整個系統(tǒng)提供電能，是整個系統(tǒng)裝置的能量儲存區(qū)，為整個系統(tǒng)裝置提供一個穩(wěn)定的電源，控制電路部分（單片機和WIFI通信模塊）采用+5V的電源供電，實訓中用到的電路調(diào)試版采用+5V和-5V的電源供電。

（3）報警燈部分：可以完成電源故障的警示，對系統(tǒng)電源的故障進行提醒，實現(xiàn)實驗室安全運行。

（4）繼電器控制部分：單片機能夠通過WIFI通信模塊將上位機發(fā)出的信號進行數(shù)據(jù)信息處理，從而控制對應(yīng)的繼電器的通斷實現(xiàn)電源的設(shè)定，以及學生測試電路時控制電源的通斷。

（5）WIFI通信部分：包括WIFI發(fā)送與接收兩部分，是系統(tǒng)中無線射頻收發(fā)部分，其工作電壓為3.3-5V，在本系統(tǒng)中采用的是+3.3V電源供電，可通過編程工作于不同的波特率，最高波特率為115200，有 RS232、485、TTL 接口與無線 WIFI的相互轉(zhuǎn)換，通過無線WIFI進行組網(wǎng)通信，應(yīng)用方便、傳輸可靠。

（6）顯示部分：根據(jù)設(shè)計要求，顯示部分的作用是能夠讓學生能夠根據(jù)上面提供的資料進行操作，同時也是通過顯示屏將學生的信息顯示出來，便于考勤信息的整理。

參考文獻：

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[2] 曹達仲，侯春萍.移動通信原理、系統(tǒng)及技術(shù)[M].北京：清華大學出版社，2004

基金項目：天津市大學生創(chuàng)新訓練計劃項目《新型電工電子實訓系統(tǒng)的研究與開發(fā)》，項目號：201610066113