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