CN103680232A - 换脸网络版整车理实一体化多媒体教学与考核系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种换脸网络版整车理实一体化多媒体教学与考核系统，系统包括智能故障设置板、学生工位和主控服务器，所述的智能故障设置板包括中央处理器、继电器驱动单元、继电器矩阵和ADC信号单元，继电器驱动单元连接在中央处理器上，中央处理器通过继电器驱动单元驱动继电器矩阵工作，ADC信号单元连接在中央处理器上；所述的学生工位包括用于插接实验模块的系统实验箱、换脸板和PC电脑终端机，换脸板放置在系统实验箱上，PC电脑终端机连接在网络交换机上，PC电脑终端机与主控服务器联网，主控服务器控制智能故障设置板工作。

Description

换脸网络版整车理实一体化多媒体教学与考核系统

技术领域

本发明公开一种汽车教学与考核系统，特别是一种换脸网络版整车理实一体化多媒体教学与考核系统。

背景技术

随着近几年中高等职业教育的兴起，中高等职业教育院校和培训机构需要大量的实训类设备。汽车实训设备大部分都是独立分系统试验，只能一对一的进行实训考核操作，实训设备占用资源大，利用效率低。

发明内容

针对上述提到的现有技术中的汽车实训设备占用资源大，利用效率低的缺点，本发明提供一种全新的换脸网络版整车理实一体化多媒体教学与考核系统，其可采用一辆汽车全系统整车，可联接多种实验源的模块板(整车系统是20套实验源系统模块网板)，可以同时供20-30个学生工位进行真实电信号检测和实训考核的理实一体化多媒体教学系统。学生可通过硬件与软件有机结合和演示汽车传感器和执行器的各种运行状态，可培养学员对电控系统的分析和解题思路，加强对电控系统的认识，以及学会怎样对系统故障的检测，能清楚表达电器设备的工作原理和部件的运行情况，适合于汽车构造理论和维修实践的教学需要。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种换脸网络版整车理实一体化多媒体教学与考核系统，系统包括实验系统控制箱、学生工位和主控服务器，所述的实验系统控制箱包括中央处理器、继电器驱动单元、继电器矩阵、用于与整车连接的输入端口和用于与实验源系统模块连接的输出接口，继电器驱动单元连接在中央处理器上，中央处理器通过继电器驱动单元驱动继电器矩阵工作，输入端口和输出端口分别与继电器矩阵连接；所述的学生工位包括用于插接实验源模块端口的系统实验箱、换脸板和PC电脑终端机，换脸板放置在系统实验箱上，PC电脑终端机连接在网络交换机上，PC电脑终端机与主控服务器联网，主控服务器控制实验系统控制箱工作。

本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：

所述的输出端口上连接有实验源系统模块，可选择端口连接的系统实验箱上所放置的换脸板与实验源系统模块相对应。

所述的实验源系统模块上连接有ADC分级电压电路板，实验系统控制箱内设有用于识别ADC分级电压电路板输出电压的ADC识别电路，当实验源系统模块接入实验系统控制箱后，实验系统控制箱通过ADC识别电路识别出来的电压值，判断接入实验系统控制箱的实验源系统模块。

所述的系统中包括zigbee主机，主控服务器与zigbee主机连接，实验系统控制箱上设有zigbee模块，zigbee模块连接在中央处理器上，主控服务器通过zigbee控制实验系统控制箱工作。

所述的实验系统控制箱上设有RS-232接口，RS-232数据处理连接在中央处理器上。

所述的学生工位和主控服务器通过交换机连接成局域网。

所述的实验箱上设有与车辆线路连接的检测端子。

本发明的有益效果是：本发明中的换脸网络版整车理实一体化多媒体教学与考核系统可以节约场地和实训设备，一台整车可以做到全系统的实验，同时可以集中供多学员同时训练，巧妙地把生硬的汽车理论教学与虚拟动态的多媒体仿真结合，把汽车整车系统实训整合到课堂教师与学生互动。丰富了教学内容，提高了学生的学习兴趣。正是汽车专业类职业教学解决实训设备需求、场地紧缺矛盾和汽车职业教学课堂互动新模式非常必要的一种教学方案。

下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为本发明系统实现框图。

图2为本发明核心硬件框图。

图3为本发明实现技术原理图。

图4为本发明软件框图。

具体实施方式

本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。

本发明主要是解决如何把整车各系统实验模块的功能集成到检测实验管理平台中，自动识别由统一标准实验箱完成各实验模块系统切换，对应更换实验模块原理图脸板的整车教学与考核方案设计。

请参看附图1、附图2、附图3和附图4，本发明中主要包括两个大部分，即与整车连接的实验控制系统和通过网络连接的学生工位与主控服务器，本实施例中，学生工位与主控服务器通过交换机连接成一个局域网络，实验控制系统与主控服务器通过zigbee无线连接。

本发明中采用的整车为处理过的一辆汽车全系统整车，其可以联接多种实验源的模块板(本实施例中采用的整车系统是配套有20套实验源系统模块网板)，可以同时供20～30个学生工位进行真实电信号检测和实训考核的理实一体化多媒体教学系统。学生可通过学生工位上的硬件与软件有机地结合和演示汽车传感器和执行器的各种运行状态，可培养学员对电控系统的分析和解题思路，加强对汽车电控系统的认识，以及学会怎样对系统故障的检测，能清楚表达电器设备的工作原理和部件的运行情况，适合于汽车构造理论和维修实践的教学需要。本实施例中采用的整车为真实的汽车整车系统，其保留了完整的传动系统、完整的电器、控制系统等，且各部分、各系统工作正常，整车能独立驾驶运行。

与整车连接有实验系统控制箱(即实验控制系统)，本实施例中，实验系统控制箱放置在汽车副驾驶位或实训台架旁，实验系统控制箱内置无线智能故障设置板，可变换20套实验源系统模块。本实施例中，整车配置的20套可更换的实验源模块为：发动机点火系统、发动机燃油喷射系统、氧传感器、曲轴位置与凸轮轴位置传感器、油门踏板传感器与节气门控制单元、进气压力与温度传感器、自动变速器换挡开关、换挡电磁阀与压力控制电磁阀、ABS系统、仪表显示系统、灯光组合开关、冷却风扇控制系统、鼓风机开关调速电阻鼓风机、音响系统、雨刮器系统、中央门锁系统、车门电动窗开关电动窗电机、前电动车窗开关升降电机、发动机防盗系统、空调系统、电动后视镜等，且其可随车型不同有变化。当进行切换实验源系统模块时，主控服务器可以自动跟踪对应的实验源系统模块更新面板配套故障设置与原理图片供教师发题和学生考核之用。本实施例中，实验控制系统内主要装配有采用RAM7处理芯片Mortex M0的无线故障设置系统数字化集成电路板，RAM7处理芯片内置智能故障设置控制系统，且RAM7处理芯片上连接配有Zigbee无线数据传输模块和RS232串行通讯接口，可通过无线组网通讯和RS232有线通讯等方式与主控服务器进行连接通讯。Mortex M0单片机主要用于处理设置故障指令和数据通讯、ADC等级信号识别、通讯口控制以及Zigbee无线通讯等。RAM7处理芯片上连接有存储芯片20C128，存储芯片20C128内存储有实训车型编码ID信息等。RAM7处理芯片上还连接有继电器驱动芯片TD62083，RAM7处理芯片通过继电器驱动芯片TD62083执行对继电器矩阵中的继电器控制线圈电流的通断控制。继电器的通断控制接入的汽车单一线路的接通与断开，完成人为设置电路的故障点，并可清除故障复位。比传统开关设置故障和剪断电线方式更加智能化、更隐蔽。通过继电器矩阵可自由设定任意一处与汽车电控模块引脚有关的各种常见故障，故障类型包括：线路断路、对地短路、接触不良、偶发等故障现象。每块故障设置板可以设置8路大电流5A的开路故障、16路小电流2A的信号通路的开路、不良、偶发、短路等故障，共24路故障设置。还可根据需求扩展设置最多64路大电流5A的开路故障、128路小电流2A的信号通路的开路、不良、偶发、短路等故障，共192路故障设置。可根据使用要求调整故障设置点的数量和故障设置类型。本实施例中，在实验系统控制箱内设有与汽车原车线束连接的输入接口，输入接口与继电器矩阵连接，与之对应的，继电器矩阵上还连接有输出线束，用于连接在实验源系统模块分组端口上。无线故障设置系统能够把整个实训台架或整车系统所有的实验源系统模块所要用到的故障设置点全部集中录入，并由实验源信息管理系统对应实验源模块所需故障设置点进行分组，对应实验源模块的故障设置。本实施例中，在实验系统控制箱内还设有一个ADC识别电路，每个实验源系统模块上设有一块ADC分级电压电路板，同时设有一个ADC等级电压输出端口，当一个实验源系统模块连接在实验系统控制箱上时，ADC等级电压输出端口输出该实验源系统模块的等级电压给实验系统控制箱上的ADC识别电路，ADC识别电路识别出相应的电压等级，从而判断接入的实验源系统模块。本实施例中，ADC分级电压板是一块独立的电压分压器，直流5v电压通过电阻分压，以0.16v的压差，从低(0.16v)到高(4.8v)分成30个等级电压，最多可以识别整车30个实验模块系统。本实施例采用20套实验模块，每一个等级电压对应接到一个实验源系统模块，当实验箱公共接头接入到实验源系统模块端口上时，相应实验源系统模块的ADC电压就被接通输入到无线故障设置集成电路板上的ADC信号处理电路，转换成端口识别码。无线智能故障设置系统主板上的ADC识别电路的等级信号与实验源模块指定相关联，这样实验源模块端口接入后会自动激活对应的ADC等级信号，经系统处理转换成端口识别码。无线智能故障设置系统中的ADC等级电压识别，可识别30个等级电压，每一个等级电压对应一个实验模块端口，无线智能故障设置系统控制接入实验模块端口的等级电压送给Mortex M0的ADC等级信号处理电路，通过ADC等级信号处理电路自动识别对应编号(端口识别码)，通过zigbee发送信息给主控服务器。主控服务器根据接收到的端口接入编号信息(端口识别码)，调用对应实验模块的资料，同时把设置故障点的指令通过Zigbee无线输送给Mortex M0进行处理并执行。

本发明中的学生工位一般设置在一间可容纳20-30个学生工位，供学生同时进行训练和考核的多媒体网络教室。主控服务器主机通过交换机与学生工位连接，组成小型局域网，可兼做教师机供教师登录设置故障，出卷及评分等。本实施例中，每一个学生工位处设有一个“可换脸”的汽车电控系统实验箱，每个实验箱配套设有相应的换脸板(本发明中将可接入实验箱的与实验源系统模块相对应的实验板定义为换脸板)20张，换脸板与实验源系统模块相对应，即一个脸板对应一套实验源系统模块，整车20套实验源系统模块，就有对应的20张脸板。实验箱是固定的，当接入哪一套实验源系统模块，就对应放上那一套脸板，因此本发明称之为换脸板系统。同时，每个学生工位处设有一台与主控服务器联网的PC电脑终端机。学员可在学生工位处使用万用表、示波器、解码器等汽车维修工具，本实施例中，实验箱上设有检测端子，一个实验箱上固定设有标准的54个检测端子，每一个检测端子连接有一条线，当需要检测原车信号时，就将检测端子接到原车相应的检测点上，也就是需要检测原车信号的那个检测位置，已经连接到实验箱上指定检测点了。不同实验源模块，需要的检测信号的位置不同，通过分组进行接入，检测端子就可以被充分利用起来。通过系统实验箱上的检测端子对整车系统电路进行检测、分析检测数据、找出故障位置和内容。同时，学员还可以通过PC终端机登录进行答题或考核等。

主控服务器装有换脸网络版整车理实一体化多媒体教学与考核系统主控管理程序，是换脸版系统的管理平台。

主控服务器内的管理程序处理接收到无线故障设置系统发送来的ADC信号后，自动调用数据库中对应的实验源模块资料，包括实验源模块原理脸板图，提供对应实验模块系统的所有多媒体教学或实训考核项目操作。

由教师权限在主控服务器可操作自由训练模式和实训考核模式。自由训练模式，学生可以在学生工位上测试实验模块的实车信号，同时可查看当前实验模块系统工作原理FLASH动画，互动操作FLASH动态演示实验系统的电路工作原理。教师机可以采用投影模式，便于教学。当实验系统控制箱进行实验模块切换时，主控服务器系统自动进行识别跟踪。实训考核模式，学生工位处的PC机处于等待教师发题状态，教师可操作当前实验模块系统设置故障点，通过Zigbee无线传送指令传输给故障设置板，故障设置板执行控制继电器动作，完成故障设置；同时发送考题到学生工位上的PC机。学生跟据电脑屏幕上的显示，首先放置对应实验箱实验模块原理图脸板，进行测试参数、分析排查，在PC机上答题。每一次试题都有时间限制并在学生机显示。学生答题自动评分。

发明系统目前已成功应用技术处理的车型有大众捷达、大众帕萨特轿车、丰田卡罗拉、本田雅阁、奔驰A150等低中高档轿车整车系统教学。特别是香港职业学校的奔驰A150整车理实一体化多媒体教学与考核系统。

本发明中的换脸网络版整车理实一体化多媒体教学与考核系统可以节约场地和实训设备，一台整车可以做到全系统的实验，同时可以集中供多学员同时训练，巧妙地把生硬的汽车理论教学与虚拟动态的多媒体仿真结合，把汽车整车系统实训整合到课堂教师与学生互动。丰富了教学内容，提高了学生的学习兴趣。正是汽车专业类职业教学解决实训设备需求、场地紧缺矛盾和汽车职业教学课堂互动新模式非常必要的一种教学方案。

Claims (7)

1.一种换脸网络版整车理实一体化多媒体教学与考核系统，其特征是：所述的系统包括实验系统控制箱、学生工位和主控服务器，所述的实验系统控制箱包括中央处理器、继电器驱动单元、继电器矩阵、用于与整车连接的输入端口和用于与实验源系统模块连接的输出接口，继电器驱动单元连接在中央处理器上，中央处理器通过继电器驱动单元驱动继电器矩阵工作，输入端口和输出端口分别与继电器矩阵连接；所述的学生工位包括用于插接实验源模块端口的系统实验箱、换脸板和PC电脑终端机，换脸板放置在系统实验箱上，PC电脑终端机连接在网络交换机上，PC电脑终端机与主控服务器联网，主控服务器控制实验系统控制箱工作。

2.根据权利要求1所述的换脸网络版整车理实一体化多媒体教学与考核系统，其特征是：所述的输出端口上连接有系统实验源系统模块，可选择端口连接的系统实验箱上所放置的换脸板与实验源系统模块相对应。

3.根据权利要求2所述的换脸网络版整车理实一体化多媒体教学与考核系统，其特征是：所述的实验源系统模块上连接有ADC分级电压电路板，实验系统控制箱内设有用于识别ADC分级电压电路板输出电压的ADC识别电路，当实验源系统模块接入实验系统控制箱后，实验系统控制箱通过ADC识别电路识别出来的电压值，判断接入实验系统控制箱的实验源系统模块。

4.根据权利要求1或2或3所述的换脸网络版整车理实一体化多媒体教学与考核系统，其特征是：所述的系统中包括zigbee主机，主控服务器与zigbee主机连接，实验系统控制箱上设有zigbee模块，zigbee模块连接在中央处理器上，主控服务器通过zigbee控制实验系统控制箱工作。

5.根据权利要求1或2或3所述的换脸网络版整车理实一体化多媒体教学与考核系统，其特征是：所述的实验系统控制箱上设有RS-232接口，RS-232数据处理连接在中央处理器上。

6.根据权利要求1或2或3所述的换脸网络版整车理实一体化多媒体教学与考核系统，其特征是：所述的学生工位PC电脑终端机和主控服务器通过交换机连接成局域网。

7.根据权利要求1或2或3所述的换脸网络版整车理实一体化多媒体教学与考核系统，其特征是：所述的实验箱上设有用于与车辆线路连接的检测端子。

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