专利名称：智能汽车电工教学系统及控制方法
技术领域：
本发明涉及汽车教学设备领域，具体涉及智能汽车电工教学系统及控制方法。
背景技术：
目前的汽车教学设备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。传统的汽车教学设备造价成本高，虽然非常直观，但实际操作时的实用性不强，教学中不好控制，无法达到非常好的教学效果。
发明内容
为了解决现有技术所存在的技术问题，本发明提供智能汽车电工教学系统，该系统采用图形化符号表示各零部件，用连线代表实际的工作电路，同时利用单片机系统监控学生的操作动态，指引学生操作，判断学生连接正误，设备损耗小，同时学生可以动手操作， 增强学习的兴趣。为了解决现有技术所存在的技术问题，本发明还提供智能汽车电工教学系统的控制方法，该方法能自动判断汽车电路连接的好坏，引导学生如何连接汽车电路，完成电路连接考核功能，提闻了学生学习电路的兴趣。本发明采用以下技术方案来解决上述技术问题智能汽车电工教学系统，包括至少一个相互独立的单元电路板，每个单元电路板包括主控制器、信号采集模块、指示灯、按键和面板，主控制器分别与信号采集模块、指示灯和按键连接；单元电路板的各元件分别用图形符号表示且布在所述面板上，各元件设有引出端子；信号采集模块与面板上的引出端子连接，采集面板上各元件引出端子之间的连接信号后传输到主控制器内；主控制器对所采集的连接信号进行处理、分析并判断面板上各元件引出端子之间的连接关系是否正确。所述各元件引出端子均配有自锁紧式插座，各元件引出端子之间的连接采用拨插式连线。所述主控制器为单片机，所述信号采集模块为数据选择器和译码器组成的逻辑电路；数据选择器和译码器分别与主控制器连接，数据选择器、译码器还分别与面板上各元件的引出端子连接。所述数据选择器通过上拉电阻与面板上各元件的引出端子连接，译码器通过二极管与面板上各元件的引出端子连接。所述指示灯和按键安装在面板上。所述单元电路板为电工基础、起动预热、充电、点火、灯光、信号、雨刮器、电动窗、 电动镜及空调中的一个以上。
本发明还采用以下技术方案来解决上述技术问题智能汽车电工教学系统控制方法，包括以下步骤(I)、初始化，主控制器开始检测按键的操作情况；(2)、当检测到按键按下时间小于I秒时，进入直接电路判断模式主控制器通过信号采集模块采集单元电路板的面板上各元件引出端子之间的连接情况，形成采集信号并存储在主控制器内，然后判断当前单元电路板的面板上各元件引出端子之间的连接情况是否和主控制器内数据库所存储的标准答案一致，若与数据库中的标准答案一致，则报告单元电路板连接的结果；(3)、当检测到按键按下时间大于I秒且小于3秒时，进入考核模式，对考核时间开始计时，考核时间到后直接判断单元电路板的面板上各元件引出端子之间的连接情况，并报告单元电路板连接的结果；(4)、当检测到按键按下时间大于3秒时，进入智能引导模式，如果对单元电路板的面板上各元件引出端子之间的连接不违反该单元电路板原则，就不进行任何提示；如果对单元电路板的面板上各元件引出端子之间的连接不正确，就闪动指示灯提示电路连接错误；当单元电路板连接完成后，将按键按下且按下时间小于I秒，则转入步骤(2)。与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果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面板上，各元件的引出端子均配有自锁紧式插座，连线采用拨插式，组合灵活、方便可靠，减少实物投入成本。本发明将每个单元电路板的面板上各元件引出端子之间的连线的正确答案组成一个数据库，烧录进智能化80C51 单片机，由此可以自动判断每个单元电路板连接的正误；并且还可引导学生如何正确连接汽车电路；当连接错误时会以不断闪烁的红灯提示，完成电路连接考核功能，让每位学生都有动手实践连接电路的机会，充分调动学生学习的积极性。
图I是主控制器结构框图；图2是控制流程图。
具体实施例方式下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。实施例本发明智能汽车电工教学系统，包括相互独立的电工基础、起动预热、充电、点火、 灯光、信号、雨刮器、电动窗、电动镜及空调10个单元电路板。每个单元电路板均包括主控制器、信号采集模块、面板、底板和框架，每个单元电路板的硬件电路原理是一样的，由信号采集模块完成面板上各元件引出端子之间的连接信号的采集，主控制器对所采集的连接信号进行处理、分析并判断面板上各元件引出端子之间的连接关系是否正确，通过控制灯光来输出判断结果；只是主控制器的RAM存储器内的数据库不同。主控制器的结构框架如图 I所示，控制流程如图2所示。面板上根据单元电路板的不同绘制有不同电路所使用元件的图形符号，面板左上角安装有分别与主控制器连接的用于功能显示的指示灯和按键，还有一部分文字说明，指导使用者学习使用该系统；面板采用PVC材料，坚固耐用。本实施例采用80C51单片机作为主控制器，数据选择器74LS151和译码器74LS138 组成的逻辑电路作为信号采集模块，数据选择器和译码器分别与主控制器连接，数据选择器通过上拉电阻与面板上各元件的引出端子连接，译码器通过二极管与面板上各元件的引出端子连接；再配以附属电路组成硬件系统，然后将控制程序和每块电路板的数据库烧录到80C51单片机中，完成各个单元电路板的智能引导和自动判分功能。如图2所示，本发明的控制过程如下(I)、当系统上电后，初始化，80C51单片机开始检测按键的操作情况，若红色按键按下则系统复位，然后继续检测绿色按键的按下时间。(2)、当检测到绿色按键按下时间小于I秒时，进入直接电路判断模式此时80C51 单片机通过数据选择器74LS151和译码器74LS138组成的逻辑电路采集单元电路板的连接情况，形成一定的数据存储在80C51单片机的RAM存储器内，然后判断当前单元电路板的面板上各元件引出端子之间的连接情况是否和80C51单片机内数据库所存储的标准答案一致，若与数据库中的标准答案一致，则点亮相应的绿色灯光数量，报告单元电路板连接的结果O(3)、当检测到绿色按键按下时间大于I秒且小于3秒时，进入考核模式，考核时间 30分钟，开始计时，同时绿色指示灯开始循环点亮，随着时间临近，循环点亮频率不断加快， 在距离考试结束还有I分钟时，4个绿色指示灯常亮。时间到后直接判断单元电路板连接情况，并通过点亮相应的灯光数量，报告单元电路板连接的结果。(4)、当检测到绿色按键按下时间大于3秒时，进入智能引导模式，当学生连接某一单元电路板时，如果连接的情况不违反该单元电路板原则，就不进行任何灯光提示，如果连接的情况不正确，就闪动红色灯光，提示电路连接错误。当单元电路板连接完成后，将绿色按键按下且按下时间小于I秒，然后进行单元电路板连接结果的判断，此时主控制器扫描数据采集器中的连接情况，形成一定的数据存储在主控制器的RAM存储器内，然后判断当前单元电路板的面板上各元件引出端子之间的连接情况是否和数据库当中的标准答案一致，若与数据库中的标准答案一致，从而点亮相应的绿色灯光数量，报告单元电路板连接的结果。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.智能汽车电工教学系统，其特征在于，包括至少一个相互独立的单元电路板，每个单元电路板包括主控制器、信号采集模块、指示灯、按键和面板，主控制器分别与信号采集模块、指示灯和按键连接；单元电路板的各元件分别用图形符号表示且布在所述面板上，各元件设有引出端子；信号采集模块与面板上的引出端子连接，采集面板上各元件引出端子之间的连接信号后传输到主控制器内；主控制器对所采集的连接信号进行处理、分析并判断面板上各元件引出端子之间的连接关系是否正确。
2.根据权利要求I所述的智能汽车电工教学系统，其特征在于，所述各元件引出端子均配有自锁紧式插座，各元件引出端子之间的连接采用拨插式连线。
3.根据权利要求I所述的智能汽车电工教学系统，其特征在于，所述主控制器为单片机，所述信号采集模块为数据选择器和译码器组成的逻辑电路；数据选择器和译码器分别与主控制器连接，数据选择器、译码器还分别与面板上各元件的引出端子连接。
4.根据权利要求3所述的智能汽车电工教学系统，其特征在于，所述数据选择器通过上拉电阻与面板上各元件的引出端子连接，译码器通过二极管与面板上各元件的引出端子连接。
5.根据权利要求I所述的智能汽车电工教学系统，其特征在于，所述指示灯和按键安装在面板上。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的智能汽车电工教学系统，其特征在于，所述单元电路板为电工基础、起动预热、充电、点火、灯光、信号、雨刮器、电动窗、电动镜及空调中的一个以上。
7.基于权利要求I所述智能汽车电工教学系统的智能汽车电工教学系统控制方法，其特征在于包括以下步骤(1)、初始化，主控制器开始检测按键的操作情况；(2)、当检测到按键按下时间小于I秒时，进入直接电路判断模式主控制器通过信号采集模块采集单元电路板的面板上各元件引出端子之间的连接情况，形成采集信号并存储在主控制器内，然后判断当前单元电路板的面板上各元件引出端子之间的连接情况是否和主控制器内数据库所存储的标准答案一致，若与数据库中的标准答案一致，则报告单元电路板连接的结果；(3)、当检测到按键按下时间大于I秒且小于3秒时，进入考核模式，对考核时间开始计时，考核时间到后直接判断单元电路板的面板上各元件引出端子之间的连接情况，并报告单元电路板连接的结果；(4)、当检测到按键按下时间大于3秒时，进入智能引导模式，如果对单元电路板的面板上各元件引出端子之间的连接不违反该单元电路板原则，就不进行任何提示；如果对单元电路板的面板上各元件引出端子之间的连接不正确，就闪动指示灯提示电路连接错误； 当单元电路板连接完成后，将按键按下且按下时间小于I秒，则转入步骤(2)。
全文摘要
本发明提供智能汽车电工教学系统及控制方法，其系统包括至少一个单元电路板，每个单元电路板包括主控制器、信号采集模块、指示灯、按键和面板，主控制器分别与信号采集模块、指示灯和按键连接；单元电路板的各元件分别用图形符号表示且布在所述面板上，各元件设有引出端子；信号采集模块与面板上的引出端子连接，采集面板上各元件引出端子之间的连接信号后传输到主控制器内；主控制器对所采集的连接信号进行处理、分析并判断面板上各元件引出端子之间的连接关系是否正确。本发明采用图形化符号表示各零部件，时利用单片机系统监控学生的操作动态，指引学生操作，判断学生连接正误，设备损耗小，同时学生可以动手操作，增强学习的兴趣。
文档编号G09B25/02GK102592494SQ20121007884
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月22日 优先权日2012年3月22日
发明者张怡, 朱玉强, 郑志锐, 陈文波 申请人:朱玉强