曹景勝 石晶 王冬霞 段敏

摘 要：針對(duì)車輛工程專業(yè)的單片機(jī)原理及應(yīng)用課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在“三性”實(shí)驗(yàn)原則指導(dǎo)下開發(fā)了一個(gè)汽車電子系統(tǒng)綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，該項(xiàng)目以單片機(jī)接口技術(shù)、無線通信技術(shù)、傳感器采集技術(shù)為主進(jìn)行交叉運(yùn)用，創(chuàng)新性的實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離無線監(jiān)控汽車是否被盜。實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)果表明，該綜合性實(shí)驗(yàn)有助于車輛工程專業(yè)學(xué)生掌握單片機(jī)進(jìn)行智能汽車工程設(shè)計(jì)的方法，提高了學(xué)生在汽車智能應(yīng)用工程中的實(shí)踐能力，達(dá)到了以應(yīng)用型為目標(biāo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

關(guān)鍵詞：車輛工程;綜合性實(shí)驗(yàn);單片機(jī);汽車防盜

中圖分類號(hào)：G482? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：文章編號(hào)：1671-7988（2019）04-42-02

前言

為了適應(yīng)“無人駕駛”等高科技發(fā)展要求，培養(yǎng)車輛工程專業(yè)的學(xué)生掌握智能汽車電子控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用實(shí)踐能力，學(xué)院開設(shè)了《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程，在理論課學(xué)習(xí)期間，緊跟著六個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行單片機(jī)驅(qū)動(dòng)傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等軟硬件設(shè)計(jì)，來進(jìn)一步加深理解理論知識(shí)，但是以往實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺乏培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手、設(shè)計(jì)能力的綜合性、設(shè)計(jì)性、研究探索性等“三性”實(shí)驗(yàn)[1-2]?；诖?，在工科“三性”實(shí)驗(yàn)原則指導(dǎo)下設(shè)計(jì)了“基于單片機(jī)的智能汽車防盜綜合性實(shí)驗(yàn)”，該實(shí)驗(yàn)以學(xué)生所學(xué)的STC89C52單片機(jī)為主控芯片，同時(shí)融合了無線通信技術(shù)、傳感器采集技術(shù)等，當(dāng)感應(yīng)盜車賊非法進(jìn)入汽車內(nèi)部，通過全球移動(dòng)通信系統(tǒng)（GSM）網(wǎng)絡(luò)，單片機(jī)驅(qū)動(dòng)GSM模塊編輯預(yù)警短信無線發(fā)送到車主手機(jī)上，創(chuàng)新性的實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離無線監(jiān)控汽車是否被盜[3]。鍛煉了車輛工程專業(yè)學(xué)生掌握單片機(jī)技術(shù)在智能汽車工程應(yīng)用中的實(shí)踐能力[4-5]，適合作為學(xué)生的綜合性實(shí)驗(yàn)。

1 實(shí)驗(yàn)總體設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)以STC89C52單片機(jī)為主控芯片，采用熱釋電人體感應(yīng)傳感器作為前端采集，若感應(yīng)到有人非法進(jìn)入汽車內(nèi)部，則單片機(jī)驅(qū)動(dòng)GSM模塊編輯預(yù)警短信無線遠(yuǎn)程傳輸?shù)杰囍魇謾C(jī)上進(jìn)行通知，同時(shí)通過繼電器模塊完成切斷電路、油路等，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車的現(xiàn)場保護(hù)。實(shí)驗(yàn)總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

2 實(shí)驗(yàn)硬件電路設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)硬件平臺(tái)主要包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、5V電源供電模塊、無線遙控模塊、熱釋電人體感應(yīng)模塊、GSM無線通信接口模塊[6]、繼電器控制模塊等各個(gè)具體功能模塊。

STC89C52單片機(jī)所需的工作電源為直流5V，需要將外部電源進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換。實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)中采用的是7805穩(wěn)壓芯片，該芯片為寬電壓范圍輸入，輸入端在7-36V范圍內(nèi)都能保證輸出端穩(wěn)壓在5V，并且誤差范圍在±0.2V以內(nèi)，7805芯片輸入端采用100uF/25V的電解電容和0.01uF的普通電容、輸出端采用470uF/35V的電解電容和0.01uF的普通電容對(duì)電壓進(jìn)行濾波處理，其電路原理圖如圖2所示。

本實(shí)驗(yàn)不僅能通過GSM網(wǎng)絡(luò)將被盜預(yù)警信息無線遠(yuǎn)程發(fā)送給車主，同時(shí)還通過繼電器驅(qū)動(dòng)模塊控制汽車的電路、油路的斷開，從而完成在現(xiàn)場保護(hù)汽車被盜。繼電器控制模塊電路原理圖如圖3所示。

圖3中采用STC單片機(jī)的P1.0引腳控制繼電器的斷開與導(dǎo)通，當(dāng)通過程序控制P1.0引腳輸出高電平，PNP三極管Q3進(jìn)入斷開狀態(tài)，此時(shí)繼電器也斷開，其COM端與端子3的常閉端連接;當(dāng)通過程序控制P1.0引腳輸出低電平，PNP三極管Q3進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，繼電器也開始導(dǎo)通，其COM此時(shí)連接到端子3的常開端，從而實(shí)現(xiàn)控制汽車的電路、油路系統(tǒng)。

該實(shí)驗(yàn)的軟硬件已經(jīng)研制完畢，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的調(diào)試，結(jié)果滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求，其實(shí)物圖如圖4所示。

3 結(jié)論

基于單片機(jī)原理及應(yīng)用課程理論學(xué)習(xí)，結(jié)合車輛工程專業(yè)的實(shí)際工程應(yīng)用領(lǐng)域，設(shè)計(jì)了“基于單片機(jī)的智能汽車防盜綜合性實(shí)驗(yàn)”，該實(shí)驗(yàn)綜合運(yùn)用單片機(jī)接口技術(shù)、無線通信技術(shù)、傳感器采集技術(shù)等知識(shí)，讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)完成一個(gè)完整的具有實(shí)際功能的智能汽車電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提升了學(xué)生在汽車智能應(yīng)用工程中的實(shí)踐能力。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉鐘理，劉超群，李尤.加強(qiáng)“三性”實(shí)驗(yàn)體系建設(shè)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量[J].當(dāng)代教育實(shí)踐與教學(xué)研究，2015（02）：68-69.

[2] 高慶華，王潔，程春雨，等.開放式單片機(jī)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)， 2017， 20（01） ：123-125.

[3] 陳利娜.基于GSM的汽車智能防盜器總體硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].汽車實(shí)用技術(shù)，2014（12）：4-7.

[4] 沈剛，蔡強(qiáng)，丁興亞，等.基于物聯(lián)網(wǎng)的汽車智能防盜系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2018，35（10）：133-135.

[5] 沈剛，喬杰，李戈，等.基于物聯(lián)網(wǎng)的汽車遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2017，34（03）：138-142.

[6] 霍濤，賈振堂. 基于STM32和SIM900A的無線通信模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子設(shè)計(jì)工程，2014，22（17）：106-110.