智能汽车电工教学系统的研发

朱玉强，张怡

(1.广东交通职业技术学院，广州 510650;2.广州城市职业学院，广州 510405)

0 前言

目前的汽车教学设备普遍是把整车零部件实物按照原车电路特点或者电气逻辑拼接在一起，实现某一系统功能，从而展现给学生。这种设备要使用原车配件，制作成本较高，同时由于是实物教学，电路连接错误后导致零件损坏的可能性较大，因此在教学使用过程中老师很少让学生动手操作，从而减少设备的损坏率，学生就很难深入理解汽车复杂电路的工作逻辑，从而丧失了对深奥的汽车电路的学习兴趣。为提高学生学习汽车电路的兴趣，笔者研制了智能化汽车电工教学系统，由单片机判断电路连接情况的好坏，并且还可引导学生进行正确电路的连接，当连接错误时会以不断闪烁的红灯提示，充分调动学生学习的积极性。

1 系统主要特点

智能化汽车电工教学系统从汽车的应用电路出发，将常用的电路单元所用的元件用图形符号布置在一个单元板上，图形符号准确反映元件的内部电气结构，使学员能了解其元件的工作原理，从基本单元电路开始，学会识图、读图，掌握分析基本电路原理，并做到边学边用，学用结合，利用本系列电路接线板，动手设计并连接各种不同的控制应用电路。

该系统能清晰反映汽车各单元电路的构成、连接关系、工作原理、控制方式。各对象的线路布局、控制系统的相互关系清楚，便于联想分析，容易读懂。经练习可详细理解实现电气设备的控制和电路保护设置，方便进行故障的原理分析及相应的检测和排除方法设计。通过对典型电路的连接设计和控制方法分析，了解汽车电路的共性和各车型之间的差别。

该套智能电工教学系统，分为电工基础、起动预热、充电、点火、灯光、信号、雨刮器、电动窗、电动镜、空调共10个单元电路。在各个单元电路中，均配套有基本的练习题目，按照练习要求，可基本掌握该单元电路的工作原理和控制方法特点。在电路的实现方法中，由于采用不同的控制方式，从而在实现某项功能时，会有不同的方法，尽管这些方法各有优劣，但均能达到应用的要求。因此，除配备的基本练习题外，在使用中，完全可以根据学习情况，用不同的元件和不同的方法去搭构不同的电路，通过分析这些不同的电路，使学生在练习中学会电路控制原理特点。

2 系统设计

2.1 总体方案设计

该套智能电工教学系统的每个单元电路的内部核心控制电路是相同的，只是每个单元电路的图形不一样。核心控制电路完成信号的采集，数据的判断、处理、分析和灯光控制的工作。该系统采用51系列单片机作为主控制器［1］，配以信号处理和驱动电路组成硬件系统，然后将程序和每块电路板的数据库烧录到80C51单片机中，完成各个模块的智能引导和自动判分功能。控制电路结构框架如图1所示。

2.2 电源电路设计

该系统的电源电路如图2所示。选用LM7805三端稳压集成芯片，该集成芯片内部有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便。

2.3 输入电路设计

该系统的输入电路如图3所示。

选用数据选择器74LS151和解码器74LS138，74LS151为互补输出的8选1数据选择器，74LS138为3线～8线译码器［2］。

3 软件设计

89C51单片机软件的编写可以使用汇编语言，也可使用C语言，由于汇编语言能更直接地反映每一个指令所要完成的操作，查看每一个存储器单元的存储内容，调试更方便，因此采用汇编语言编写［3］。

程序的编写采用模块化设计，将该程序划分为四大模块，包括信号采集处理模块、按键识别模块、显示输出模块、计时控制模块。

程序的基本流程图如图4所示。

4 总结

该智能化汽车电工教学系统采用图形化符号面板取代实物，用普通线束代替汽车专用导线，节约了成本，通过智能系统采集使用者选用的模式，进入相应功能，同时不断采集、判断电路连接情况以及引导学生如何连接电路，系统小巧耐用，电路多样，可以同时让多数学生都有动手实践连接电路的机会，提高学生学习兴趣，从而提高教学质量，强化学生对于汽车电路的理解和电路连接能力。

该智能汽车电工教学系统性能可靠，实用性强，既提高了学生的学习兴趣，又使老师从繁重的实训教学指导中解脱出来，现已销售到多家职业技术院校投入课堂使用，收到了各个院校教师和学生非常好的反馈。

【1】张振荣，晋明武，王毅平．MCS-51单片机原理及实用技术［M］．北京:人民邮电出版社，2000．

【2】《新编中国半导体器件数据手册》编委会．新编中国半导体器件数据手册(第三册):半导体集成电路［M］．北京:机械工业出版社，1992．

【3】余永权，汪明慧，黄英．单片机在控制系统中的应用［M］．北京:电子工业出版社，2003．