智能汽車電工教學系統的研發

朱玉強，張怡

(1.廣東交通職業技術學院，廣州 510650;2.廣州城市職業學院，廣州 510405)

0 前言

目前的汽車教學設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，實現某一系統功能，從而展現給學生。這種設備要使用原車配件，制作成本較高，同時由于是實物教學，電路連接錯誤后導致零件損壞的可能性較大，因此在教學使用過程中老師很少讓學生動手操作，從而減少設備的損壞率，學生就很難深入理解汽車復雜電路的工作邏輯，從而喪失了對深奧的汽車電路的學習興趣。為提高學生學習汽車電路的興趣，筆者研制了智能化汽車電工教學系統，由單片機判斷電路連接情況的好壞，并且還可引導學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，充分調動學生學習的積極性。

1 系統主要特點

智能化汽車電工教學系統從汽車的應用電路出發，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部電氣結構，使學員能了解其元件的工作原理，從基本單元電路開始，學會識圖、讀圖，掌握分析基本電路原理，并做到邊學邊用，學用結合，利用本系列電路接線板，動手設計并連接各種不同的控制應用電路。

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

該套智能電工教學系統，分為電工基礎、起動預熱、充電、點火、燈光、信號、雨刮器、電動窗、電動鏡、空調共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。在電路的實現方法中，由于采用不同的控制方式，從而在實現某項功能時，會有不同的方法，盡管這些方法各有優劣，但均能達到應用的要求。因此，除配備的基本練習題外，在使用中，完全可以根據學習情況，用不同的元件和不同的方法去搭構不同的電路，通過分析這些不同的電路，使學生在練習中學會電路控制原理特點。

2 系統設計

2.1 總體方案設計

該套智能電工教學系統的每個單元電路的內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，數據的判斷、處理、分析和燈光控制的工作。該系統采用51系列單片機作為主控制器［1］，配以信號處理和驅動電路組成硬件系統，然后將程序和每塊電路板的數據庫燒錄到80C51單片機中，完成各個模塊的智能引導和自動判分功能。控制電路結構框架如圖1所示。

2.2 電源電路設計

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

2.3 輸入電路設計

該系統的輸入電路如圖3所示。

選用數據選擇器74LS151和解碼器74LS138，74LS151為互補輸出的8選1數據選擇器，74LS138為3線～8線譯碼器［2］。

3 軟件設計

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容，調試更方便，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

該智能化汽車電工教學系統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線，節約了成本，通過智能系統采集使用者選用的模式，進入相應功能，同時不斷采集、判斷電路連接情況以及引導學生如何連接電路，系統小巧耐用，電路多樣，可以同時讓多數學生都有動手實踐連接電路的機會，提高學生學習興趣，從而提高教學質量，強化學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系統性能可靠，實用性強，既提高了學生的學習興趣，又使老師從繁重的實訓教學指導中解脫出來，現已銷售到多家職業技術院校投入課堂使用，收到了各個院校教師和學生非常好的反饋。

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

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

【3】余永權，汪明慧，黃英．單片機在控制系統中的應用［M］．北京:電子工業出版社，2003．