汽車車身電器系統(tǒng)仿真控制實訓平臺設計方案分析

李延廷

（北京信息職業(yè)技術學院，北京 100070）

汽車車身電器系統(tǒng)仿真控制實訓平臺設計方案分析

李延廷

（北京信息職業(yè)技術學院，北京 100070）

本文介紹了汽車車身電器系統(tǒng)仿真控制實訓平臺的設計目的、硬件電路的組成、軟件包含的功能模塊、主要技術指標及要開發(fā)的實訓指導書具體內容的要求，最后指出了本實訓平臺研制實用性與創(chuàng)新點以及預期將取得的、良好的實訓教學效益。

車身電器；仿真控制；實訓平臺；設計方案

1 引言

目前，我院汽車電子技術專業(yè)有一門《汽車綜合控制系統(tǒng)應用與調試》課程，該課程的實訓教學條件不足，特別是缺少汽車單片機技術應用實訓所需要教學資源，主要是指汽車單片機應用系統(tǒng)的硬件電路和控制程序。因此，我們急需開發(fā)出一套適合《汽車綜合控制系統(tǒng)應用與調試》課程實訓教學需要的汽車車身電器系統(tǒng)仿真控制實訓平臺。汽車車身電器系統(tǒng)仿真控制實訓平臺設計完成后，我們可以在本平臺上開展轉向燈控制、大燈隨動調節(jié)、雨刮器控制、汽車數(shù)字音響控制、汽車防撞倒車雷達測距、汽車平衡測控、GPS汽車定位/測速/防盜、酒駕測量和斷電保護等實訓項目，較好地培養(yǎng)學生設計汽車單片機應用系統(tǒng)的能力。同時，該平臺還可用作教師開展單片機應用技術研究的平臺，提升教師的科研能力。

2 汽車車身電器系統(tǒng)仿真控制實訓平臺電路分析

2.1 硬件系統(tǒng)組成。該實訓平臺電路是以汽車單片機系統(tǒng)為核心的仿真汽車車身電器系統(tǒng)的電路。其包含的主要電路功能模塊有：單片機擴展單元，可使用兼容51系列的所有單片機，引出P0、P1、P2、P3四個口線；8位電平開關輸入，8位發(fā)光管輸出指示；128×64的帶字庫藍光液晶顯示，方便用戶在開發(fā)中作顯示；汽車轉向燈仿真控制單元；汽車大燈仿真控制單元、汽車大燈水平位置手動控制模塊；汽車大燈隨動控制模塊；燈光系統(tǒng)自動控制模塊；汽車數(shù)字音響系統(tǒng)和汽車數(shù)字功放系統(tǒng)；帶語音播報功能倒車雷達；AD/DA集成開發(fā)模塊；高精度酒精濃度測量及酒駕控制模塊；無線遙控門鎖模塊；野外溫度及海拔高度測量單元；汽車車身平衡測控；汽車雨刮器仿真系統(tǒng)及其仿真控制單元；汽車火災煙霧報警單元；汽車后視鏡電動調節(jié)；汽車空調仿真控制測量；汽車GPS定位測量模塊；汽車胎壓仿真測量；汽車振動防盜模塊；汽車尾氣CO濃度測量模塊等。有了這些可以開展的實訓項目的支撐，學生就能夠將學習到的理論知識與教學實踐緊密結合起來，教學過程不再顯得空洞，能切實提高學生的專業(yè)技術水平。

2.2 軟件系統(tǒng)組成。汽車車身電器系統(tǒng)仿真控制實訓平臺的軟件系統(tǒng)主要包括汽車轉向燈仿真控制、汽車大燈隨動控制、汽車數(shù)字音響系統(tǒng)與汽車數(shù)字功放系統(tǒng)控制、高精度酒精濃度測量與酒駕控制等15個功能模塊的控制程序。每個功能模塊的控制程序單獨設計，相互之間不出現(xiàn)相互調用問題。本軟件系統(tǒng)采用KEILC51開發(fā)完成，包括C語言控制程序和匯編語言控制程序，即每功能模塊的控制程序都有兩種編程語言編制而成。在編制程序時，可以先編制C語言控制程序，再通過KEILC51工具轉換為匯編語言（往往需要人工修改與調試）。KEILC51工具支持C語言和匯編源代碼調試，仿真器采用USB接口，能進行單片機應用軟件開發(fā)、仿真，無需另配編程器。在汽車車身電器系統(tǒng)仿真控制實訓平臺開發(fā)過程中，項目組將陸續(xù)開發(fā)DJ汽車野外氣壓與高度檢測、GPS定位、大燈自動調節(jié)、蜂鳴器播放音樂、蜂鳴器發(fā)警車聲音、蜂鳴器發(fā)救護車聲音、蜂鳴器發(fā)消防車聲音、酒精濃度測量、空調測控、汽車防撞及倒車雷達測距、汽車平衡監(jiān)測、汽車音響數(shù)字收音機、雨量檢測及自動雨刮器控制、轉向燈控制等的C語言控制程序。后續(xù)，在整機系統(tǒng)開發(fā)完成后，還要將C語言程序轉換為匯編語言程序，以便于學生學習編制匯編語言程序。

3 實訓平臺技術要求

3.1 電源。該電源采用高性能大功率電源，能滿足汽車大燈、雨刮器等大功率器件的功率要求，具有自動控制溫度功能，有效保護電源不受損壞。該電源可以提供+12V、+5V直流電壓。

3.2 機箱。機箱規(guī)格為：800×270× 420（單位mm），后蓋為可拆卸式。機箱采用環(huán)保、不易燃的材料加工而成。

3.3 可開展的實訓項目。開發(fā)完成后的汽車車身電器系統(tǒng)仿真控制實訓平臺應能夠實現(xiàn)預定的功能目標，并且性能穩(wěn)定。本實訓平臺可以實現(xiàn)實訓項目主要包括：（1）前照大燈亮暗自動控制；（2）轉向燈控制；（3）大燈隨動手動與自動調節(jié)；（4）雨刮器的手動與自動控制；（5）汽車數(shù)字音響控制調節(jié)；（6）汽車防撞倒車雷達測距語音播報；（7）汽車平衡測控；（8）GPS汽車定位、測速及防盜；（9）無線遙控門鎖；（10）汽車仿真無鑰匙一鍵啟動；（11）汽車空調仿真控制；（12）汽車胎壓監(jiān)測；（13）汽車海拔高度測量；（14）酒駕測量和酒駕斷電保護；（15）汽車上的多種報警；（16）汽車后視鏡調節(jié)。

3.4 功能電路模塊化設計。該實訓平臺上的16個功能模塊電路相互獨立，每個模塊電路位于整機電路板的不同區(qū)域，操作方便、易于維修。有些功能電路可以是獨立的、可插拔的電路模塊，更換方便。汽車單片機系統(tǒng)單元模塊可以很方便地與其他功能模塊連接。

3.5 編制實訓指導書。為了更好地適應《汽車綜合控制系統(tǒng)應用與調試》課程教學的需要，在實訓平臺開發(fā)完成后，編制汽車車身電器系統(tǒng)仿真控制實訓指導書。指導書的內容包括3.4部分所述的16個實訓項目。每個實訓項目包含實訓目的、實訓原理（實訓電路、電路連接、電路基本工作原理分析）、實訓內容與步驟、實訓總結與作業(yè)等內容。

結語

在前期調研以及后續(xù)開發(fā)過程中，我課題組未發(fā)現(xiàn)國內外有與本實訓平臺功能相同或相近的、在市場上應用的實訓教學平臺。本實訓平臺具有較強的實用性和一定的創(chuàng)新性，是依托電子技術、單片機技術及汽車技術，實現(xiàn)單片機應用技術開發(fā)、仿真及實訓功能于一體的教學設備，是一套利用自己設計的硬件和軟件系統(tǒng)來仿真實現(xiàn)汽車車身電器系統(tǒng)的工作過程和控制過程的教學設備。本實訓平臺將使學生既能開發(fā)以單片機為核心的汽車技術類相關實驗，又能動手操作汽車實訓類的相關演示，為學生進行畢業(yè)設計、課程設計及工作應用打下良好的基礎。

[1]張新豐，等.汽車車身電器系統(tǒng)組網優(yōu)化方法[J].同濟大學學報（自然科學版），2013（06）.

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北京信息職業(yè)技術學院科研項目（編號：XY-YN-09-201512）。