曹景勝 石晶 王冬霞 段敏

摘 要：針對車輛工程專業(yè)的單片機原理及應(yīng)用課程實驗教學(xué)，在“三性”實驗原則指導(dǎo)下開發(fā)了一個汽車電子系統(tǒng)綜合性實驗項目，該項目以單片機接口技術(shù)、無線通信技術(shù)、傳感器采集技術(shù)為主進行交叉運用，創(chuàng)新性的實現(xiàn)了遠(yuǎn)距離無線監(jiān)控汽車是否被盜。實驗教學(xué)結(jié)果表明，該綜合性實驗有助于車輛工程專業(yè)學(xué)生掌握單片機進行智能汽車工程設(shè)計的方法，提高了學(xué)生在汽車智能應(yīng)用工程中的實踐能力，達(dá)到了以應(yīng)用型為目標(biāo)的實驗教學(xué)。

關(guān)鍵詞：車輛工程;綜合性實驗;單片機;汽車防盜

中圖分類號：G482? 文獻標(biāo)識碼：A? 文章編號：文章編號：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)計和應(yīng)用實踐能力，學(xué)院開設(shè)了《單片機原理及應(yīng)用》課程，在理論課學(xué)習(xí)期間，緊跟著六個實驗進行單片機驅(qū)動傳感器、執(zhí)行機構(gòu)等軟硬件設(shè)計，來進一步加深理解理論知識，但是以往實驗教學(xué)主要是驗證性實驗，缺乏培養(yǎng)學(xué)生動手、設(shè)計能力的綜合性、設(shè)計性、研究探索性等“三性”實驗[1-2]。基于此，在工科“三性”實驗原則指導(dǎo)下設(shè)計了“基于單片機的智能汽車防盜綜合性實驗”，該實驗以學(xué)生所學(xué)的STC89C52單片機為主控芯片，同時融合了無線通信技術(shù)、傳感器采集技術(shù)等，當(dāng)感應(yīng)盜車賊非法進入汽車內(nèi)部，通過全球移動通信系統(tǒng)（GSM）網(wǎng)絡(luò)，單片機驅(qū)動GSM模塊編輯預(yù)警短信無線發(fā)送到車主手機上，創(chuàng)新性的實現(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)生掌握單片機技術(shù)在智能汽車工程應(yīng)用中的實踐能力[4-5]，適合作為學(xué)生的綜合性實驗。

1 實驗總體設(shè)計

本實驗以STC89C52單片機為主控芯片，采用熱釋電人體感應(yīng)傳感器作為前端采集，若感應(yīng)到有人非法進入汽車內(nèi)部，則單片機驅(qū)動GSM模塊編輯預(yù)警短信無線遠(yuǎn)程傳輸?shù)杰囍魇謾C上進行通知，同時通過繼電器模塊完成切斷電路、油路等，實現(xiàn)對汽車的現(xiàn)場保護。實驗總體設(shè)計框圖如圖1所示。

2 實驗硬件電路設(shè)計

本實驗硬件平臺主要包括單片機最小系統(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具體功能模塊。

STC89C52單片機所需的工作電源為直流5V，需要將外部電源進行電壓轉(zhuǎn)換。實驗電路設(shè)計中采用的是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的普通電容對電壓進行濾波處理，其電路原理圖如圖2所示。

本實驗不僅能通過GSM網(wǎng)絡(luò)將被盜預(yù)警信息無線遠(yuǎn)程發(fā)送給車主，同時還通過繼電器驅(qū)動模塊控制汽車的電路、油路的斷開，從而完成在現(xiàn)場保護汽車被盜。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進入斷開狀態(tài)，此時繼電器也斷開，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進入導(dǎo)通狀態(tài)，繼電器也開始導(dǎo)通，其COM此時連接到端子3的常開端，從而實現(xiàn)控制汽車的電路、油路系統(tǒng)。

該實驗的軟硬件已經(jīng)研制完畢，并進行了實驗室環(huán)境下的調(diào)試，結(jié)果滿足實驗教學(xué)要求，其實物圖如圖4所示。

3 結(jié)論

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

參考文獻

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

[2] 高慶華，王潔，程春雨，等.開放式單片機綜合設(shè)計性實驗教學(xué)探索[J].實驗室科學(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[J].汽車實用技術(shù)，2014（12）：4-7.

[4] 沈剛，蔡強，丁興亞，等.基于物聯(lián)網(wǎng)的汽車智能防盜系統(tǒng)實驗教學(xué)平臺設(shè)計[J].實驗技術(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)實驗教學(xué)平臺設(shè)計[J].實驗技術(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)計與實現(xiàn)[J].電子設(shè)計工程，2014，22（17）：106-110.