【摘要】截至2018年，中国的汽车保有量突破2亿，但现有的汽车维修技能人才远远跟不上庞大的市场需求，为此需要通过专业技能培训来培养更多的汽车电路维修人才。针对目前市面上的汽车电路接线考核系统板功能单一、故障率高、设计不够人性化等缺点，本文基于单片机技术设计并开发出一台智能汽车电工教学实训台。本次设计的实训台基于STM32F103Zx最小系统板，实时检测连线到对应的接线端口，当培训人员操作完成时，单片机可以检测每一条回路，判断并显示最后的模拟结果。同时还可切换训练提醒模式，在该模式的操作过程中，培训者可以进行选择语音提示功能。
【关键词】汽车电工教学；STM32F103Zx最小系统板；实训台
1研究背景及意义
根据中汽协2019年1月14日公布的数据显示，2018年，我国乘用车销量为2808.1万辆。虽然同比去年下降了2.8%，但是我国的汽车保有量仍在大幅度增加，尤其是新能源汽车的增长趋势喜人，全年新能源汽车销量125.6万辆，同比增长了61.7%。汽车越来越多，对于汽车维修专业的人才需求也越来越大，随着现代汽车技术的发展，汽车上的电器及电子设备控制单元日益增多，因此汽车电路维修人才的需求缺口将会变成制约我国汽车售后市场良好发展的关键因素，怎样解决目前汽车维修市场的现状，对汽车维修从业人员提出了更高的要求。为了提高汽车维修学生的实践教学效果及设备利用率，帮助学生了解和学习汽车电路系统的工作原理，熟练掌握汽车电路检测方法与故障排除技能，充分利用实验室设备资源，研制一种新型智能汽车电工教学实训台非常有必要。
2智能汽车电工实训台的设计思路
智能汽车电工教学实训台是对实验室汽车电工实物接线考核系统的教学用品提出优化，主要针对汽车电工电路培训的实践课程进行开发。目前市场上大部分汽车电路接线考核实训台的功能都比较单一，本智能汽车电工实训台采用模拟电路部分的电路原理图和更改程序就可以更换为对某一汽车电气系统接线进行电路连线考核。本实训台将汽车上部分汽车电路系统简化成考核电路工作原理图，学生能用导线正确地把台面上的各个元器件之间的端口连接起来，当操作过程中出现错误时，该实训台的报错功能可以帮助学生找到错误点，提高学习效率，降低教师的教学负担。智能汽车电工实训台的加入，能为教学和培训提供双重的便利性。设备的研发根据汽车部分电路实训教学需求，绘制其电路系统工作原理图，购买导线，电路涉及的零部件，单片机控制芯片，主要是进行电路工作原理的芯片控制设计，最后完成组装调试，并制作成教学实训台。
3智能汽车电工教学实训台的设计要点
（1）单片机所扩展的引脚与面板上的端口相连，写入指定的程序以判断某条回路两端的电压来确定接线是否正确。（2）单片机电路与发电机等电路不能同处于同一工作电压下，在单片机电路中采用继电器模块，对发电机与起动机电路进行控制。（3）芯片控制各个模块的程序以及系统板与外接电路的各回路的铺设。（4）最小系统板各个引脚与各接线口之间的线束设计及利用最小系统板对各个端口的识别判断、控制等。（5）运用STM32相关的单片机知识写入程序，其中包括电路分析判断以及端口定义和LCD的程序优化。
4智能汽车电工教学实训台开发的创新特点
（1）实训台电路设计原理是基于STM32F103ZET6芯片的控制，电路通过写入程序，经过单片机对多回路进行判断。（2）实训台加入错误提醒功能，LCD显示屏与语音模块结合的纠错系统，能更好地帮助学生进行电路模块学习任务。（3）实训台具有不同的功能模式选择，既可以用于日常教学培训，还可用于实操考核，由系统判断所连接电路的正确与否，有效提高实践教学效率。
5智能汽车电工教学实训台的基本结构及工作原理
智能汽车电工教学实训台主要由角钢构成的框架、亚克力面板、STM32最小系统集成板、1602液晶显示屏、音频接线端、语音模块、导线插孔、导线插孔座、起动机、发电机等零部件组成。控制面板上设置了各种端子接口，实物的连接线按各自不同的位置,整齐均布地设计出合理的线路走向，且与接线端子相对应，学生可以根据芯片预设的电路控制方式，按汽车电路系统工作原理正确连接相应端子，使相关汽车零部件正常工作。实训台的控制工作原理：在STM32F103Zx的最小系统板外接端子连接相应的接线端口，接线端口为3.5mm音频母插座，学生使用线材为3.5mm音频线进行连线操作，当学生或考生接好插线板的连线并按下按钮后，单片机内相应的程序会检测接线板板上的回路。检测接线板的回路时，芯片控制该回路的连接端口，端口所连接的引脚为低电平，其它引脚均为高电平，若是单片机检测所有回路都正常后，单片机会控制液晶显示屏，并显示“right（正确）”的字样，同时实训台控制面板上的绿灯亮起。如果在电路连接检测过程中，其中一条回路接线错误时，检测不再继续，程序会将当前的错误连接点显示在液晶屏幕上，例如“errorpointB1”以便学生及时检测错误点并及时更正。该实训台还将设置考试模式和练习模式，当考试模式开启后，液晶屏幕便不会显示连接错误点，仅绿灯亮起时，才被视为电路考试训练通过。最后，为了教学设备不受实验室场地的限制，灵活安排教学地点，还安装了万向转轮，便于移动教具以满足不同场合的教学的需要。
6总结
经过改良后的智能汽车电工教学实训台可直观呈现汽车起动及充电系统各元器件的外观，接通电源后并可动态演示其工作过程。学生可在掌握了电气系统的组成、工作原理的基础上，利用面板的端子连接导线对相关电路进行连接，可锻炼学生分析汽车电路的能力及理论结合实际的能力。该实训台按汽车电路模块进行实物连接设计，把复杂和抽象问题简单具体化,相比整车电路接线考核实训台，结构简单，出现故障时可快速检修，适合教学中多次重复训练，同时实训台也经过了人机工程的测试，其坐姿与操作姿势适合于广大师生进行操作，并且该实训台移动非常方便，适用于各高校以及技术院校的实验教学或者技能培训课程使用，可有效培养学生良好的逻辑思维和创新能力，为培养学生汽车电路的维修技能打下坚实的基础。
参考文献
[1]胡汉才.单片机原理及接口技术[M].北京:清华大学出版社,2010.
[2]张余.基于PLC汽车发电机性能测试实验仪的设计[J].科技创新与应用,2015(34):118.
作者:刘鑫兆 江秋仪 易汉卿 鄢正鑫 谢泽林 单位:华南理工大学广州学院
