王志海（廣東省機(jī)械高級技工學(xué)校，廣東廣州　510450）

基于VB及AVR單片機(jī)的汽車整車智能考核系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王志海
（廣東省機(jī)械高級技工學(xué)校，廣東廣州510450）

摘要：設(shè)計(jì)了汽車整車智能考核系統(tǒng)，分為硬件和軟件部分。硬件部分主要功能是基于AVR單片機(jī)設(shè)計(jì)的智能主控板，智能主控板通過USR-WIFI232模塊與PC進(jìn)行WIFI網(wǎng)絡(luò)通信，通過ADC模塊測量被考核系統(tǒng)的電壓，包含電阻測量、電壓測量、斷路故障設(shè)置、虛接故障測量、短路故障測量；采用多塊單片機(jī)電路板設(shè)計(jì)，電路板之間通過TWI通信。軟件部分是用VB開發(fā)的PC應(yīng)用系統(tǒng)，軟件的功能主要包含：網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，將復(fù)雜的汽車電路形象地顯示出來，便于學(xué)生理解；網(wǎng)絡(luò)設(shè)置故障，故障類型包含：斷路故障、虛接故障和短路故障；網(wǎng)絡(luò)測量被考核電路的電壓和電阻參數(shù)；以及進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)排除故障，智能化的考試管理功能等功能。

關(guān)鍵詞：AVR單片機(jī)；WIFI通信；TWI通信；ADC；VB

汽車整車智能考核系統(tǒng)是針對汽車維修專業(yè)對各種車型實(shí)現(xiàn)信息化教學(xué)要求而研發(fā)的教學(xué)系統(tǒng)。

1　汽車整車智能考核系統(tǒng)通信模式

汽車整車智能考核系統(tǒng)中PC與智能主控板之間通過USR-WIFI232模塊進(jìn)行WIFI網(wǎng)絡(luò)通信，智能主控板與USR-WIFI232模塊通過RS-232通訊，智能主控板中多塊電路板采用TWI總線通信，TWI總線通信最多可連接128個(gè)設(shè)備。汽車整車智能考核系統(tǒng)通信框圖如圖1所示。

2　汽車整車智能考核系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

汽車整車智能考核系統(tǒng)硬件部分由電源模塊、RS-232通信接口、AD基準(zhǔn)電壓模塊、故障設(shè)置模塊、電壓采集模塊、電阻測量模塊和TWI通信接口模塊組成，汽車整車智能考核系統(tǒng)硬件框圖如圖2所示。

（1）電源模塊

電源模塊采用LM2576穩(wěn)壓電路，輸入電壓12 V，輸出電壓5 V，輸出電流3 A，電源輸入最高電壓為40 V。電源模塊電路圖如圖3所示。

圖1　汽車整車智能考核系統(tǒng)通信框圖

圖2　汽車整車智能考核系統(tǒng)硬件框圖

圖3　電源模塊電路圖

（2）RS-232通信接口模塊

用單片機(jī)和PC機(jī)通過串口進(jìn)行通信，盡管單片機(jī)有串行通信的功能，但單片機(jī)提供的信號電平和RS-232的標(biāo)準(zhǔn)不一樣，單片機(jī)邏輯電平：邏輯1為5 V、邏輯0為0 V，而RS-232邏輯電平：邏輯1 為-3 V～-15 V、邏輯0 為+3 V～+15 V。因此需要通過MAX232芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。MAX232芯片電平轉(zhuǎn)換電路圖如圖4所示。

圖4　MAX232芯片電平轉(zhuǎn)換電路圖

（3）AD基準(zhǔn)電壓模塊

為保證AD采集電壓的穩(wěn)定性，需提供一個(gè)穩(wěn)定獨(dú)立的基準(zhǔn)電壓源，從而保證AD采集電壓的準(zhǔn)確性，智能主控板中采用TL431并聯(lián)穩(wěn)壓集成電路提供穩(wěn)定的5 V基準(zhǔn)電壓。TL431基準(zhǔn)電壓電路圖如圖5所示。

圖5　TL431基準(zhǔn)電壓電路圖

（4）故障設(shè)置模塊

故障設(shè)置模塊采用ULN2803達(dá)林頓管驅(qū)動器，驅(qū)動繼電器，通過控制繼電器，從而實(shí)現(xiàn)斷路故障、虛接故障和短路故障，在汽車線路中串接繼電器的常閉觸電，當(dāng)繼電器不動作時(shí)，線路正常，當(dāng)繼電器動作時(shí)，可設(shè)置汽車線路的斷路故障；在斷路故障中控制斷路故障繼電器不定時(shí)斷開或接通來實(shí)現(xiàn)虛接故障；在汽車線路中的傳感器輸出信號線中在不斷開線路的基礎(chǔ)上，通過繼電器的常開觸電把信號線與GND連接，當(dāng)繼電器不動作時(shí)，線路正常，當(dāng)繼電器動作時(shí)，可設(shè)置汽車傳感器信號線的短路故障。智能主控板故障設(shè)置電路圖，如圖6所示，其中K1為斷路故障繼電器，K2為短路故障繼電器。

圖6　智能主控板故障設(shè)置電路圖

（5）電壓采集模塊

電壓采集模塊采用ATmega16單片機(jī)自帶的10位ADC模塊，由于汽車電路采用的是12 V電源，在發(fā)動機(jī)發(fā)動后最高電壓可達(dá)到14.8 V，通過電阻分壓電路是AD采集電源在0～5 V的范圍內(nèi)，選用200 kΩ和100 kΩ電阻串聯(lián)，分壓后的電壓為被測電路的1/3。電壓采集模塊電路圖如圖7所示。

圖7　電壓采集模塊電路圖

3　汽車整車智能系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需求，軟件部分能夠真實(shí)地實(shí)現(xiàn)20名以上學(xué)員同時(shí)進(jìn)行車輛高技術(shù)系統(tǒng)的維修診斷實(shí)訓(xùn)，解決車輛及場地不足的問題；可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，將復(fù)雜的汽車電路，形象地顯示出來，便于學(xué)生理解；系統(tǒng)實(shí)時(shí)地采集車輛各種電器線路的電壓數(shù)據(jù)，學(xué)員只需要在電腦上即可完成各種電壓和電阻的測量，大大地提高了實(shí)訓(xùn)的效率；智能化的考試管理功能，方便教師進(jìn)行考試試卷設(shè)計(jì)，以及學(xué)員考試完后成績的統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)考試網(wǎng)絡(luò)管理；網(wǎng)絡(luò)化的實(shí)訓(xùn)管理，系統(tǒng)可以隨時(shí)控制每一位學(xué)員的工作狀態(tài)，教師對學(xué)員實(shí)訓(xùn)管理的網(wǎng)絡(luò)化。本系統(tǒng)適用于中高等職業(yè)技術(shù)院校、普通教育類學(xué)院和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)對整車電器理論和維修實(shí)訓(xùn)的教學(xué)需要。汽車整車智能系統(tǒng)軟件界面如圖8所示。

圖8　汽車整車智能系統(tǒng)軟件界面

參考文獻(xiàn)：

［1］沈文.AVR單片機(jī)C語言開發(fā)入門指導(dǎo)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2003.

［2］劉炳文.精通Visual Basic.NET中文版［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

(編輯：向飛)

The Design of Auto Intelligent Evaluation System Based on VB and AVR Single Chips

WANG Zhi-hai
（Guangdong Machinery Technician College，Guangzhou510450，China）

Abstract:Designed auto intelligent evaluation system，which is divided into hardware and software，the main function of the hardware is the intelligent control board based on AVR single chip，the intelligent control board which contains resistance measuring，voltage measuring，open circuit fault setting and virtual fault，short measurement communicate with PC by WIFI network through USR-WIFI232 module，and the voltage of the board measured by ADC module.The intelligent main control abroad consist of many single chip circuit boards，which communicate with each other through TWI，the software consist of PC application system developed by VB，it is mainly used to teaching in the net，displayed the complex automotive circuit vividly to make the students understand the network failure better，the fault type contains open circuit fault，virtual fault，and short circuit，the voltage and resistance of the tested circuit measured by the net to rule out the net fault and manage the test intelligently.

Key words:AVR Single Chips；WIFI communication；TWI communication；ADC；VB

作者簡介：王志海，男，1987年生，福建南平人，大學(xué)本科，助理講師。研究領(lǐng)域：機(jī)電一體化、電氣自動化控制。已發(fā)表論文2篇。

收稿日期：2015－06－08

DOI:10.3969/j.issn.1009-9492.2015.08.027

中圖分類號：TP3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009－9492 (2015 ) 08－0099－03