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随着社会经济的不断进步和高科技的飞速发展，汽车工业的不断扩大，为了减小污染物的排放及提高乘客的舒适感和安全感，汽车上的电气设备越来越多，汽车机电液一体也得到了迅速的发展，伴随而来的是电气故障相对越来越多，越来越隐蔽。所以，如需培养现代化的汽车维修工，就必须让其掌握“根据现象推断本质”的方法。本文主要介绍汽车电气故障维修技能开放式训练平台的设计开发。
一、汽车电气故障教学的不足及运用单片机维修的优势
1.汽车电气故障教学的不足
汽车电气故障教学不像机械故障教学那样是看得到、摸得着的实实在在。而学生对抽象的东西理解和记忆相对都比较弱。另外本希望模拟电气故障，一不小心就会烧坏元件而成为真实的故障。
2.单片机运用在汽车电气故障维修教学领域的优势
（1）模拟电气故障，让学生可以看到现象，再依据故障现象掌握本质。
（2）设置隐蔽，学生不易发现，防止学生“作弊”，如果是使用开关或跳线的方法，学生就会记录下设置的方案与结果。在一定程度上助长了学生的惰性，不利于学生的成长。
（3）可随机产生故障，便于学生掌握。同一个故障现象，可能是由多种不同的原因造成的。让学生学会分析，而不是记忆，则问题就有巧劲，有助于学生走向社会后遇到新问题能独立解决。
（4）能制造出车载网络的“电磁干扰”等信号故障。
（5）设置故障相对安全，如果使用开关或跳线，设置某些故障（如短路）时，可能会引起汽车电气配件的失效，严重者可能产生安全事故（如电池爆炸）。
（6）设置故障无需记忆。利用单片机来设置故障，不需要记忆太多的操作，只要按提示操作即可，减小了老师的负担。
二、单片机在汽车电气教学中的应用举例
1. 环境分析
汽车要求的电器要能在-40℃～105℃工作，宽温度和抗电磁干扰是汽车对我们的单片机的基本要求。
考虑到汽车电压高达十几伏，而单片机正常工作电压仅5V，兼容3.3V电压，因此，应在蓄电池与单片机之间加一电压转换电路，把汽车上的12V或24V的电压降到单片机所能接受的5V。
2. 硬件设计
（1）AT89S52简介。AT89S52是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准 MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
（2）电路设计。
如图1所示：
①电源电路。图中左上角为电源电路，为了防止蓄电池正负极接入到系统时接反，这里应用了桥式整流电路，然后使用稳压器7805把蓄电池的12伏电压转到AT89S52所能接受的5伏电压。
②AT89S52基本系统。图中，主控芯片AT89S52（下文用芯片代替）的左上角的电路为最小系统，主要是晶振电路和上电复位电路。
③输入模块。芯片的左下角的电路为按钮输入模块。当按钮未按下时，芯片对应的端口经过电阻接地，为低电位，而当按钮按下时，芯片对应的端口经过按钮到达Vcc，为高电位。芯片就能根据对应端口的电位高低来判断按下了哪个按键而运行对应的程序。
④显示模块。芯片的右上角为显示模块，这里使用带技术成熟的字符型驱动器HD44780的LCD1602。如图接好电路即可，非常方便。
⑤故障实现模块。与芯片的P2接口连接的是故障的实现电路，其中J1的1和2接到汽车电气电路中的继电器与负载之间，1接继电器，2接负载。
无故障状态：当P2的所有端口都为正常的低电平时，所有的继电器不动作，电流从J1的1端口进入，经过“故障?”继电器的常闭端口到达“断路”继电器的常闭支路，从而到达J1的2端口流出。
断路故障的实现：芯片的P2.2端口设置为高电位，其他端口为低电位，“断路”继电器动作，电流无法从J1的1端口到达2端口，从而实现断路。
短路故障的实现：芯片的P2.0和P2.2端口为高电位，其他端口为低电位，“故障?”继电器和“断路”继电器动作。电流从J1的1端口进来后，经“故障?”继电器的常开端口到达“短路?”继电器，经过“短路?”继电器的常闭端口到达“断路”继电器的常开支路，然后接地。从而把负载给短路了。为了防止短路电流过大，在“短路?”继电器中串入了一个大功率的小电阻。
接触不良的实现：芯片的P2.0和P2.1端口为高电位，其他端口为低电位，“故障?”继电器和“短路?”继电器动作。电流从J1的1端口进来后，经“故障?”继电器的常开端口到达“短路?”继电器，经过“短路?”继电器的常开端口后接一个足够大的电阻，然后再由J1的2端口到达负载。因为串入的电阻比较大，所以可以做到负载能工作但又不能正常的工作。从而实现了接触不良的故障。
3. 程序设计
整个系统的设计软件流程如图2所示。
图2
本文以简单的实例讲述利用单片机来实现汽车电气常见的断路、短路和接触不良等故障的模拟。随着研究的深入，还可以实现利用汽车的车载网络，实现更多现代汽车电气系统的常见故障模拟等。想法和做法可能还不够成熟，意在抛砖引玉，以就教于各界专家。
（作者单位：广东省清远市技师学院）
一、汽车电气故障教学的不足及运用单片机维修的优势
1.汽车电气故障教学的不足
汽车电气故障教学不像机械故障教学那样是看得到、摸得着的实实在在。而学生对抽象的东西理解和记忆相对都比较弱。另外本希望模拟电气故障，一不小心就会烧坏元件而成为真实的故障。
2.单片机运用在汽车电气故障维修教学领域的优势
（1）模拟电气故障，让学生可以看到现象，再依据故障现象掌握本质。
（2）设置隐蔽，学生不易发现，防止学生“作弊”，如果是使用开关或跳线的方法，学生就会记录下设置的方案与结果。在一定程度上助长了学生的惰性，不利于学生的成长。
（3）可随机产生故障，便于学生掌握。同一个故障现象，可能是由多种不同的原因造成的。让学生学会分析，而不是记忆，则问题就有巧劲，有助于学生走向社会后遇到新问题能独立解决。
（4）能制造出车载网络的“电磁干扰”等信号故障。
（5）设置故障相对安全，如果使用开关或跳线，设置某些故障（如短路）时，可能会引起汽车电气配件的失效，严重者可能产生安全事故（如电池爆炸）。
（6）设置故障无需记忆。利用单片机来设置故障，不需要记忆太多的操作，只要按提示操作即可，减小了老师的负担。
二、单片机在汽车电气教学中的应用举例
1. 环境分析
汽车要求的电器要能在-40℃～105℃工作，宽温度和抗电磁干扰是汽车对我们的单片机的基本要求。
考虑到汽车电压高达十几伏，而单片机正常工作电压仅5V，兼容3.3V电压，因此，应在蓄电池与单片机之间加一电压转换电路，把汽车上的12V或24V的电压降到单片机所能接受的5V。
2. 硬件设计
（1）AT89S52简介。AT89S52是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准 MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
（2）电路设计。
如图1所示：
①电源电路。图中左上角为电源电路，为了防止蓄电池正负极接入到系统时接反，这里应用了桥式整流电路，然后使用稳压器7805把蓄电池的12伏电压转到AT89S52所能接受的5伏电压。
②AT89S52基本系统。图中，主控芯片AT89S52（下文用芯片代替）的左上角的电路为最小系统，主要是晶振电路和上电复位电路。
③输入模块。芯片的左下角的电路为按钮输入模块。当按钮未按下时，芯片对应的端口经过电阻接地，为低电位，而当按钮按下时，芯片对应的端口经过按钮到达Vcc，为高电位。芯片就能根据对应端口的电位高低来判断按下了哪个按键而运行对应的程序。
④显示模块。芯片的右上角为显示模块，这里使用带技术成熟的字符型驱动器HD44780的LCD1602。如图接好电路即可，非常方便。
⑤故障实现模块。与芯片的P2接口连接的是故障的实现电路，其中J1的1和2接到汽车电气电路中的继电器与负载之间，1接继电器，2接负载。
无故障状态：当P2的所有端口都为正常的低电平时，所有的继电器不动作，电流从J1的1端口进入，经过“故障?”继电器的常闭端口到达“断路”继电器的常闭支路，从而到达J1的2端口流出。
断路故障的实现：芯片的P2.2端口设置为高电位，其他端口为低电位，“断路”继电器动作，电流无法从J1的1端口到达2端口，从而实现断路。
短路故障的实现：芯片的P2.0和P2.2端口为高电位，其他端口为低电位，“故障?”继电器和“断路”继电器动作。电流从J1的1端口进来后，经“故障?”继电器的常开端口到达“短路?”继电器，经过“短路?”继电器的常闭端口到达“断路”继电器的常开支路，然后接地。从而把负载给短路了。为了防止短路电流过大，在“短路?”继电器中串入了一个大功率的小电阻。
接触不良的实现：芯片的P2.0和P2.1端口为高电位，其他端口为低电位，“故障?”继电器和“短路?”继电器动作。电流从J1的1端口进来后，经“故障?”继电器的常开端口到达“短路?”继电器，经过“短路?”继电器的常开端口后接一个足够大的电阻，然后再由J1的2端口到达负载。因为串入的电阻比较大，所以可以做到负载能工作但又不能正常的工作。从而实现了接触不良的故障。
3. 程序设计
整个系统的设计软件流程如图2所示。
图2
本文以简单的实例讲述利用单片机来实现汽车电气常见的断路、短路和接触不良等故障的模拟。随着研究的深入，还可以实现利用汽车的车载网络，实现更多现代汽车电气系统的常见故障模拟等。想法和做法可能还不够成熟，意在抛砖引玉，以就教于各界专家。
（作者单位：广东省清远市技师学院）