汽車車身電器系統仿真控制實訓平臺設計方案分析

李延廷

（北京信息職業技術學院，北京 100070）

汽車車身電器系統仿真控制實訓平臺設計方案分析

李延廷

（北京信息職業技術學院，北京 100070）

本文介紹了汽車車身電器系統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有一門《汽車綜合控制系統應用與調試》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的硬件電路和控制程序。因此，我們急需開發出一套適合《汽車綜合控制系統應用與調試》課程實訓教學需要的汽車車身電器系統仿真控制實訓平臺。汽車車身電器系統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、雨刮器控制、汽車數字音響控制、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，較好地培養學生設計汽車單片機應用系統的能力。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 汽車車身電器系統仿真控制實訓平臺電路分析

2.1 硬件系統組成。該實訓平臺電路是以汽車單片機系統為核心的仿真汽車車身電器系統的電路。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；燈光系統自動控制模塊；汽車數字音響系統和汽車數字功放系統；帶語音播報功能倒車雷達；AD/DA集成開發模塊；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；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技術水平。

2.2 軟件系統組成。汽車車身電器系統仿真控制實訓平臺的軟件系統主要包括汽車轉向燈仿真控制、汽車大燈隨動控制、汽車數字音響系統與汽車數字功放系統控制、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，相互之間不出現相互調用問題。本軟件系統采用KEILC51開發完成，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、仿真，無需另配編程器。在汽車車身電器系統仿真控制實訓平臺開發過程中，項目組將陸續開發DJ汽車野外氣壓與高度檢測、GPS定位、大燈自動調節、蜂鳴器播放音樂、蜂鳴器發警車聲音、蜂鳴器發救護車聲音、蜂鳴器發消防車聲音、酒精濃度測量、空調測控、汽車防撞及倒車雷達測距、汽車平衡監測、汽車音響數字收音機、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，在整機系統開發完成后，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。機箱規格為：800×270× 420（單位mm），后蓋為可拆卸式。機箱采用環保、不易燃的材料加工而成。

3.3 可開展的實訓項目。開發完成后的汽車車身電器系統仿真控制實訓平臺應能夠實現預定的功能目標，并且性能穩定。本實訓平臺可以實現實訓項目主要包括：（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；（4）雨刮器的手動與自動控制；（5）汽車數字音響控制調節；（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。

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《汽車綜合控制系統應用與調試》課程教學的需要，在實訓平臺開發完成后，編制汽車車身電器系統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、實訓總結與作業等內容。

結語

在前期調研以及后續開發過程中，我課題組未發現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新性，是依托電子技術、單片機技術及汽車技術，實現單片機應用技術開發、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來仿真實現汽車車身電器系統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.汽車車身電器系統組網優化方法[J].同濟大學學報（自然科學版），2013（06）.

TP271+.5

A

北京信息職業技術學院科研項目（編號：XY-YN-09-201512）。