CN108230810A - 一种汽车基本电路故障诊断考核***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于汽车教学技术领域，公开了一种汽车基本电路故障诊断考核***及实施方法。采用开关控制继电器，再由继电器控制灯泡的电路为基础；以单片机为控制中心与串口屏连接实时获取相关信息；单片机控制19个继电器，实时将“故障”投射到基本电路中去。当***进入开考状态后，开始倒计时，“故障”投射到电路中；学员此时使用试灯、万用表或跨接线对电路进行故障诊断，确认某部位存在故障之后，在显示屏上点击对应部位的开路或虚接按钮。当考试结束后***会列出故障排除清单和学员考试成绩。本发明在实际应用中非常稳定；使学员对试灯、万用表以及跨接的使用掌握更牢固。考核时也可以多台设备同时进行，提高考核效率。

Description

一种汽车基本电路故障诊断考核***及方法

技术领域

本发明属于汽车教学技术领域，尤其涉及一种汽车基本电路故障诊断考核 ***及方法。

背景技术

在《实施汽车电路初级维护》课程教学过程中，学***的不同，对学员的考核成绩出现误判；人工考 核过程中，监考教师可能对学员的“印象”不同，也会对考核成绩产生影响。

综上所述，现有技术存在的问题是：实施效率低。考核过程、工单整理、 及成绩评定会花大量时间；实施考核过程中出现误判的现象不可回避；考核过 程的公平性。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种汽车基本电路故障诊断考核 ***及方法。

本发明是这样实现的，一种汽车基本电路故障诊断考核***，汽车基本电 路故障诊断考核***包括：

基本电路，用于实现开关控制继电器，再由继电器控制灯泡；

故障投射电路，由单片机控制19个继电器，实时将19个故障投射到基本 电路中去；

显示屏，用于实现电路故障设置及诊断结果的显示；

单片机，用于实现对串口屏信息交互和故障投射电路的控制。与串口屏信 息交互由voidIOTask(void*p_arg)任务实现；故障投射电路控制由void ControlTask(void*p_arg)任务实现。

通过单片机控制19个继电器，实时将“故障”投射到基本电路中去的一种 汽车基本电路故障诊断考核***，所述汽车基本电路故障诊断考核***包括： 基本电路、故障投射电路、显示屏以及单片机。单片机与显示屏通过串口相连， 实现故障设置、学员确认的故障及部位等信息的交互；单片机通过GPIO接口控 制由19个继电器组成的故障投射电路，实时将设置“故障”投射到基本电路中 去；基本电路为汽车上常用的继电器控制灯泡电路为基础，将电路中的12个部 位(其中包括7段导线部位)分别与故障投射电路串联起来。

本发明的另一目的在于提供一种所述的汽车基本电路故障诊断考核***的 方法，所述汽车基本电路故障诊断考核***实现包括以下步骤：

步骤一，学员点击屏幕按钮当按钮弹起时，屏幕通过串口向单片机串口发 送触摸消息。

消息格式：0X65 页面ID 按钮ID 结束符

步骤二，当单片机接到消息后，向IOTask任务发送数据更新标志事件(由 串口接收中断程序实现)。

IOTask任务可由数据更新标志或结束事件标志置位而授权运行。

步骤三，IOTask任务根据更新标志事件去读取屏幕数据，并保存到***变 量中。IOTask任务根据按钮信息向屏幕发出显示数据或界面切换指令，向 ControlTask任务发出任务消息。

步骤四，ControlTask任务根据读取的屏幕数据进行处理实时控制故障投射 电路，实现故障投射。同时ControlTask任务实现倒计时功能，当时间为0时将 ***状态切换到考试结束状态，并置位结束事件标志位。

步骤五，IOTask任务因结束事件标志位置位后授权运行，向屏幕发出学员 考试结果清单，结束考试。

说明：

1)***变量为结构体变量，其主要成员变量如下：

vsystem.DLCSet-故障设置变量(数据格式如下表)

vsystem.DLCDart-故障投射变量(数据格式同上)

vsystem.DLCUser-用户确认信息(数据格式同上)

vsystem.DLCStatus-故障排除状态(数据格式同上)

vsystem.Time-考试时间变量(为0时，考试结束)

vsystem.EventStatus-事件标志组(每位代表不同事件)

vsystem.Status-***状态变量(枚举型变量，有考试前、考试中、考试 结束、故障设置4种状态)

2)DLCSet数据式说明：

变量为32位无符号整形变量，Bit24-Bit31为保留位置0，相应位置1时代 表存在故障；置0时无故障。

3)通过计算vsystem.DLCUser变量二进制位中1个位数即为学员确认故障 数量；计算vsystem.DLCSet变量二进制位中1的位即为故障设置数量；故障投 射变量vsystem.DLCDart＝vsystem.DLCSet&(vsystem.DLCSet^ vsystem.DLCUser)；

4)ControlTask任务通过判断vsystem.Time是否为0或确认故障数量是否等 于故障设置数量，若条件满足将结束事件标志置1，触发IOTask任务向屏幕输 出故障清除结果即vsystem.DLCSet和vsystem.DLCDart变量以及成绩。

5)串口屏收到数据后，通过上表格式对vsystem.DLCSet和vsystem.DLCDart 数据按位处理后即可得到故障设置和故障清除结果。

本发明在实际应用中，非常稳定；教学中使让学员练习试灯、万用表和跨 接线的使用，让学员对试灯、万用表以及跨接的使用掌握得更牢固；考核也可 以多台设备同时进行，提高考核效率，若以传统方式考核每个老师监考两位学 员，用该设备考试每个监考老师可同时监控4台甚至更多，其效率是人工考核 的2倍甚至更多。

附图说明

图1是本发明实施例提供的汽车基本电路故障诊断考核***结构示意图；

图中：1、基本电路+故障投射电路；2、单片机；3、显示屏。

图2是本发明实施例提供的汽车基本电路故障诊断考核方法流程图。

图3是本发明实施例提供的单片机电路连接示意图。

图中：P1为电源接口。该接口连接12V、5V双电源。

图4是本发明实施例提供的基本电路+故障投射电路连接示意图。

图5是本发明实施例提供的基本电路+故障投射电路局部放大连接示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例， 对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以 解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的汽车基本电路故障诊断考核***包括： 继电器控制灯泡电路1、单片机2、显示屏3。

单片机1(STM32F103)与继电器控制灯泡电路1、显示屏3连接。

如图2所示，本发明实施例提供的汽车基本电路故障诊断考核方法包括以 下步骤：

S201：单片机控制继电器控制灯泡电路中19个故障(开路和虚接故障)； 将设置的故障实时投到继电器控制灯泡电路中；同时开始倒计时；

S202：使用试灯、万用表或跨接线对电路进行故障诊断，确认某部位存在 故障之后，在显示屏上点击对应部位的“开路”或“虚接”按钮；若判断正确， ***会立即“清除”该故障，直到考试结束时***会自动给出学员成绩和故障 清除的结果。

图3中，P2为调试串口。该接口可以连电脑串口进行调试或***检测。P3 为串口屏数据接口。该接口连接串口屏，为串口屏提供电源和数据交互。图中 VCC端口与图4中VCC相连，为故障投射电路提供5V的电源；V12端口与图 4中V12相连，向基本电路提供12V的电源；GND端口与图4中GND相连， 双电源公共接地。A[0..15]和B[0..15]端口与图4相应端口相连，分别驱动故障 继电器从而控制基本电路“故障”状态。

图4中VCC、V12和GND端口分别与图3相应端口相连，从而获得电源； A[0..15]、B[0..15]与图3相应端口相连，分别驱动JK1——JK19故障继电器， 实现“故障”投射。

通过图3和图4可以看出，单片机GPIO与19个故障继器连接关系如下表

图5为图4的局部放大图。展示了电源到开关导线局部电路连接。图中V12 端口与图3中V12端口相连，为12电源正极；测试孔P4和P5间即为电源到开 关导线部分，之间串边了JK1虚接故障继电器和JK2开路故障继电器。P4与JK1 继电器3号脚连接，JK1的5号脚与JK2的3号脚连接，再由JK2的5号脚接 P5测试孔；JK1的4号脚与5号脚间串一虚接电阻R1。

各继电器的1号脚接地，2号脚与817光电隔离输出连接，通过单片机控制 817的1号脚电平(高电平有效)，从而使相应故障继电器动作，将虚接电阻或 开路引入电路中。

1)对电路的N个测试节点从1到N依次进行编号，用x、y两个方向的最小 网格把所有的测试节点分开，空网格处的元素值填充为1，将网格所形成的矩阵 作为电路测试节点的位置矩阵P，位置矩阵的大小即为网格数的大小；2)在电路 正常状态下，将位置矩阵P中表示测试节点编号的元素值替换为该处节点的信 号特征值，得到电路正常时测试节点的能量矩阵EN；3)将能量矩阵EN中的节 点信号特征值取出，从节点1开始，分别计算每个节点与电路上其它所有节点 信号间的相关量，将每个节点与其他节点信号的相关量作为矩阵的一行，构造 一个对称矩阵作为电路正常时测试节点的相关矩阵RN；4)在电路故障状态下， 将位置矩阵P中表示测试节点编号的元素值替换为该处节点的信号特征值，得 到电路故障时测试节点的能量矩阵EF；5)将能量矩阵EF中的节点信号特征值取 出，从节点1开始，分别计算每个节点与电路上其它所有节点间的信号相关量， 将每个节点与其他节点的相关量作为矩阵的一行，构造一个对称矩阵作为电路 故障时测试节点的相关矩阵RF；

一种开关电流电路故障诊断方法，包括以下步骤：步骤1)：对开关电流电 路的电流数据采集；步骤2)：针对步骤1)中采集的电流数据依次进行主元分析 处理及数据X信息逆云化处理；步骤3)：对步骤2)中处理完毕的数据进行小波 网络模型搭建，随后对小波网络模型结构的权值、阈值进行鱼群算法寻优；步 骤4)：经步骤2)处理后得到的参数数据矩阵输入步骤3)，所得最优小波网络模 型进行训练测试，对照元件理论容差范围字典表，根据X逆云化层输出量，实 现故障元件的定位。

本发明实施例提供的汽车基本电路故障诊断考核***以汽车中典型的继电 器控制灯泡电路1为中心，通过单片机控制继电器控制灯泡电路1中19个故障 (开路和虚接故障)；学员点击“开始考试”之后将设置的故障实时投到继电 器控制灯泡电路中；同时开始倒计时。使用试灯、万用表或跨接线对电路进行 故障诊断，确认某部位存在故障之后，在显示屏上点击对应部位的“开路”或 “虚接”按钮。若判断正确，***会立即“清除”该故障，直到考试结束时系 统会自动给出学员成绩和故障排查的结果。考试结束的条件是：考试时间到或 者是学员确认的故障数量达到***设定的故障数量时***会自动结束考试。

本发明实施例提供的显示屏3可以提供故障设置界面和主界面，每次考试 前可以进入故障设置界面设置故障和考试时间设置(默认为5分钟)，设好故 障之后点击“确定”按钮返回主界面。学员点击“开始考试”按钮后，开始计 时考试。显示屏3采用7寸串口液晶屏，它通过串口与单片机1实时进行信息 交互。

单片机1将故障设置实时地投射到继电器控制灯泡电路1中，并将学员确 认的并存在的故障实时清除；采用STM32F103系列为核心，以FreeRTOSv9.0.0 操作***为基础，实现了“输入输出任务”、“控制任务”、“LED指示灯任 务”和“测试任务”。

输入输出任务完成与串口屏的信息交互；控制任务实现了故障的投射和清 除；LED指示灯任务实现LED灯的闪烁，用于实时观察单片机1是否出现“跑 飞死机”。

测试任务主要是在***维护检测时，通过串口1输入指令，直接控制故障 投射电路，再通过人工检测该故障是否存在，从而判断故障投射电路是否正常。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种汽车基本电路故障诊断考核***，其特征在于，汽车基本电路故障诊断考核***包括：

基本电路，用于实现开关控制继电器，再由继电器控制灯泡；

故障投射电路，由单片机控制19个继电器，实时将19个故障投射到基本电路中去；

显示屏，用于实现电路故障设置及诊断结果的显示；

单片机，用于实现对串口屏信息交互和故障投射电路的控制。

2.一种如权利要求1所述的汽车基本电路故障诊断考核***的汽车基本电路故障诊断考核方法，其特征在于，所述汽车基本电路故障诊断考核方法包括以下步骤：

步骤一，由考核教师设置“故障”及考核时间；在屏幕的主界面点击“设置故障”按钮进入设置界面，根据实际情况对故障和考核时间进行设置，设置好后点击“确定”按钮返回主界面；每次考核最多能设10个故障点；

步骤二，学员进行考试；在屏幕主界面点击“开始考试”按钮，***进入考试状态，此时***将之前所设置“故障”投射到电路中去，并开始倒计时；

***进入考试状态后，学员可利用试灯、万用表或跨接线在基本电路中去查找故障；确认某部位存在故障之后，在显示屏上点击对应部位的开路或虚接按钮；

步骤三，成绩确认；当考试结束后，***会列出学员对所设“故障”的排除情况，并给出考试成绩；学员和考核教师对结果确认后点击“成绩确认”按钮，结束本次考试；

考试结束的条件：考试时间结束或者是学员找到的故障数量达到所设“故障”数量时，***自动结束考试。

3.如权利要求2所述的的汽车基本电路故障诊断考核方法，其特征在于，所述故障为开路故障和虚接故障。

4.如权利要求2所述的的汽车基本电路故障诊断考核方法，其特征在于，学员判断正确的故障，***会清除该“故障”，方便继续排查其它故障，直到考试结束。

5.如权利要求2所述的的汽车基本电路故障诊断考核方法，其特征在于，所述单片机的电路中：

P1为电源接口，连接12V、5V双电源；

P2为调试串口，连电脑串口进行调试或***检测；

P3为串口屏数据接口，连接串口屏，为串口屏提供电源和数据交互；

VCC端口为故障投射电路提供5V的电源。