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【摘要】截至2018年，中國的汽車保有量突破2億，但現有的汽車維修技能人才遠遠跟不上龐大的市場需求，為此需要通過專業技能培訓來培養更多的汽車電路維修人才。針對目前市面上的汽車電路接線考核系統板功能單一、故障率高、設計不夠人性化等缺點，本文基于單片機技術設計并開發出一臺智能汽車電工教學實訓臺。本次設計的實訓臺基于STM32F103Zx最小系統板，實時檢測連線到對應的接線端口，當培訓人員操作完成時，單片機可以檢測每一條回路，判斷并顯示最后的模擬結果。同時還可切換訓練提醒模式，在該模式的操作過程中，培訓者可以進行選擇語音提示功能。
【關鍵詞】汽車電工教學；STM32F103Zx最小系統板；實訓臺
1研究背景及意義
根據中汽協2019年1月14日公布的數據顯示，2018年，我國乘用車銷量為2808.1萬輛。雖然同比去年下降了2.8%，但是我國的汽車保有量仍在大幅度增加，尤其是新能源汽車的增長趨勢喜人，全年新能源汽車銷量125.6萬輛，同比增長了61.7%。汽車越來越多，對于汽車維修專業的人才需求也越來越大，隨著現代汽車技術的發展，汽車上的電器及電子設備控制單元日益增多，因此汽車電路維修人才的需求缺口將會變成制約我國汽車售后市場良好發展的關鍵因素，怎樣解決目前汽車維修市場的現狀，對汽車維修從業人員提出了更高的要求。為了提高汽車維修學生的實踐教學效果及設備利用率，幫助學生了解和學習汽車電路系統的工作原理，熟練掌握汽車電路檢測方法與故障排除技能，充分利用實驗室設備資源，研制一種新型智能汽車電工教學實訓臺非常有必要。
2智能汽車電工實訓臺的設計思路
智能汽車電工教學實訓臺是對實驗室汽車電工實物接線考核系統的教學用品提出優化，主要針對汽車電工電路培訓的實踐課程進行開發。目前市場上大部分汽車電路接線考核實訓臺的功能都比較單一，本智能汽車電工實訓臺采用模擬電路部分的電路原理圖和更改程序就可以更換為對某一汽車電氣系統接線進行電路連線考核。本實訓臺將汽車上部分汽車電路系統簡化成考核電路工作原理圖，學生能用導線正確地把臺面上的各個元器件之間的端口連接起來，當操作過程中出現錯誤時，該實訓臺的報錯功能可以幫助學生找到錯誤點，提高學習效率，降低教師的教學負擔。智能汽車電工實訓臺的加入，能為教學和培訓提供雙重的便利性。設備的研發根據汽車部分電路實訓教學需求，繪制其電路系統工作原理圖，購買導線，電路涉及的零部件，單片機控制芯片，主要是進行電路工作原理的芯片控制設計，最后完成組裝調試，并制作成教學實訓臺。
3智能汽車電工教學實訓臺的設計要點
（1）單片機所擴展的引腳與面板上的端口相連，寫入指定的程序以判斷某條回路兩端的電壓來確定接線是否正確。（2）單片機電路與發電機等電路不能同處于同一工作電壓下，在單片機電路中采用繼電器模塊，對發電機與起動機電路進行控制。（3）芯片控制各個模塊的程序以及系統板與外接電路的各回路的鋪設。（4）最小系統板各個引腳與各接線口之間的線束設計及利用最小系統板對各個端口的識別判斷、控制等。（5）運用STM32相關的單片機知識寫入程序，其中包括電路分析判斷以及端口定義和LCD的程序優化。
4智能汽車電工教學實訓臺開發的創新特點
（1）實訓臺電路設計原理是基于STM32F103ZET6芯片的控制，電路通過寫入程序，經過單片機對多回路進行判斷。（2）實訓臺加入錯誤提醒功能，LCD顯示屏與語音模塊結合的糾錯系統，能更好地幫助學生進行電路模塊學習任務。（3）實訓臺具有不同的功能模式選擇，既可以用于日常教學培訓，還可用于實操考核，由系統判斷所連接電路的正確與否，有效提高實踐教學效率。
5智能汽車電工教學實訓臺的基本結構及工作原理
智能汽車電工教學實訓臺主要由角鋼構成的框架、亞克力面板、STM32最小系統集成板、1602液晶顯示屏、音頻接線端、語音模塊、導線插孔、導線插孔座、起動機、發電機等零部件組成?？刂泼姘迳显O置了各種端子接口，實物的連接線按各自不同的位置,整齊均布地設計出合理的線路走向，且與接線端子相對應，學生可以根據芯片預設的電路控制方式，按汽車電路系統工作原理正確連接相應端子，使相關汽車零部件正常工作。實訓臺的控制工作原理：在STM32F103Zx的最小系統板外接端子連接相應的接線端口，接線端口為3.5mm音頻母插座，學生使用線材為3.5mm音頻線進行連線操作，當學生或考生接好插線板的連線并按下按鈕后，單片機內相應的程序會檢測接線板板上的回路。檢測接線板的回路時，芯片控制該回路的連接端口，端口所連接的引腳為低電平，其它引腳均為高電平，若是單片機檢測所有回路都正常后，單片機會控制液晶顯示屏，并顯示“right（正確）”的字樣，同時實訓臺控制面板上的綠燈亮起。如果在電路連接檢測過程中，其中一條回路接線錯誤時，檢測不再繼續，程序會將當前的錯誤連接點顯示在液晶屏幕上，例如“errorpointB1”以便學生及時檢測錯誤點并及時更正。該實訓臺還將設置考試模式和練習模式，當考試模式開啟后，液晶屏幕便不會顯示連接錯誤點，僅綠燈亮起時，才被視為電路考試訓練通過。最后，為了教學設備不受實驗室場地的限制，靈活安排教學地點，還安裝了萬向轉輪，便于移動教具以滿足不同場合的教學的需要。
6總結
經過改良后的智能汽車電工教學實訓臺可直觀呈現汽車起動及充電系統各元器件的外觀，接通電源后并可動態演示其工作過程。學生可在掌握了電氣系統的組成、工作原理的基礎上，利用面板的端子連接導線對相關電路進行連接，可鍛煉學生分析汽車電路的能力及理論結合實際的能力。該實訓臺按汽車電路模塊進行實物連接設計，把復雜和抽象問題簡單具體化,相比整車電路接線考核實訓臺，結構簡單，出現故障時可快速檢修，適合教學中多次重復訓練，同時實訓臺也經過了人機工程的測試，其坐姿與操作姿勢適合于廣大師生進行操作，并且該實訓臺移動非常方便，適用于各高校以及技術院校的實驗教學或者技能培訓課程使用，可有效培養學生良好的邏輯思維和創新能力，為培養學生汽車電路的維修技能打下堅實的基礎。
參考文獻
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[2]張余.基于PLC汽車發電機性能測試實驗儀的設計[J].科技創新與應用,2015(34):118.
作者:劉鑫兆 江秋儀 易漢卿 鄢正鑫 謝澤林 單位:華南理工大學廣州學院
