ZN-03CDZ现代汽车电子实训装置

一、本设备是将汽车实际应用中单元电路模块化。

　　ZN-03CDZ现代汽车电子实训装置采用开放式设计，由学生动手进行搭接接线、装配、调试实训验证。学生通过模块之间的搭接，很方便就能搭建成各种实际应用产品，模块化和灵活性使其可以应用于不同的学习对象。

实训模块包含：①汽车电子基础模块；②汽车电子应用基础模块；③汽车电子应用实例模块；

它覆盖现代汽车电子学的各个方面，包括基本的数学逻辑，从入门水平的欧姆定律一直到高级的汽车电子系统。

实训内容从汽车电子基础到汽车电子应用实例，包括模拟发动机燃油系统、点火系统的运行，传感器信号采集与及执行器运行控制，废气与怠速阀等控制实例实验，传感器的特性和执行器控制由自行开发主机微处理器监控。

通过计算机和专用软件对汽车ECU、传感器和执行器进行仿真、测量、调试、诊断。配有专用的软件动态显示汽车速度发动机转速温度油压等行车常用数据；汽车传感器和执行器的波形、加减速时传感器和执行器的波形同步变化、各实训模块的电器参数、车辆故障码数据流等。

单元模块电路包括传感器、信号处理与显示、执行器、CPU接口电路、微处理器等模块。

模块采用有机塑料盒装配，模块之间采用排插和接线柱连接，实训模块具有灵活性满足教学要求。

本设备具有高度互动性与阶梯性，激发学生的好奇心和进取心，增加趣味性。它是集硬件、软件、高度仿真模拟的混合产物。 

二、设备技术指

（一） 实训台

采用工业铝合金型材框架，在电源控制屏上方为两层结构。其中 层既可放置外配仪器仪表，也可挂放其它通用电工电子实训挂箱，扩展完成多门课程实训； 层可放置PVC夹板，用来夹放实训图纸。实训台下方还设有四个带刹车的万向轮，便于移动和固定。

（二）活动柜（1个）

活动柜设有3个带拉手抽屉，可存放实训工具。两侧分为6层结构，可放置实训模块。

（三）电源控制屏

控制屏为铁质双层亚光密纹喷塑结构，铝质面板，为实训提供交直流电源、信号源和测量仪表等，具体功能如下：

（1）工作电源：两相三线 AC 220V±10%  50Hz

（2）温度：－10～40℃；环境湿度：≤90%（25℃）

（3）外形尺寸：长×宽×高=1600×850×1920mm

（4）整机功耗：≤700V.A

（5）安全保护措施：具有接地保护、漏电保护功能，安全性符合相关的国标标准。采用高绝缘的安全型插座及带绝缘护套的高强度安全型实验导线。

（6）交、直流电源

A. 各档交流电源，包括3V、6V、9V、12V、15V、18V、24V、共7种   2A；具有中心抽头的17V  0  17V

B. 双路直流稳压电源（0~30V、2A），由多圈电位器连续调节，输出*大电流为2A，每路电源输出有0.5级数字电流表、电压表指示。电压稳压度<10－2，负稳压度<10－2，纹波电压: <5mV。

C.各档直流电源，包括±12V及±5V电源

★（7）功率型实验信号源：采用直接数字频率合成（DDS）产生高精度正弦波，方波和三角波。采用大屏幕LCD显示输出频率、波形，衰减值。

(8)电表

A.数字直流电流表（AX4模块单元）:测量范围：0～2000mA

★B.智能型直流电压表

1)测量范围：0-1000V, 设置2V/20V/200V/1000V四档量程，具有量程自动切换,超量程自动报警功能。

2) 2.7寸TFT液晶屏显示四位测量值，具有超量程提示功能。

3)测量精度：±0.5%+2。

4)抽样率：5次/秒

5)工作温度范围：-20℃～+50℃。

6)上位机具有实时监视及关断功能。

7)仪表采用现代化技术，液晶中文显示，具备智能化数字化，具备人机界面，通过按键能够对仪表进行设置操作,量程自动切换模式、校准、调零、滤波级数设置、通信地址设置、超量程保护、短路保护等功能。硬件部分整体性强，集成度高，采用表贴工艺制作，工业塑料外壳，面板嵌入安装，使用稳定，容易更换和升级维护。

★C.智能型直流电流表

1)测量范围：0-5A,设置 2mA/20mA/200mA/5A四档量程，具有量程自动切换,超量程报警功能。

2)2.7寸TFT液晶屏显示四位测量值，超量程提示。

3)测量精度：±0.5%+2。

4)抽样率：5次/秒

5)工作温度范围：-20℃～+50℃。

6)上位机具有实时监视及关断功能。

7)仪表采用现代化技术，液晶中文显示，具备智能化数字化，具备人机界面，通过按键能够对仪表进行设置操作,量程自动切换模式、校准、调零、滤波级数设置、通信地址设置、超量程保护、短路保护等功能。硬件部分整体性强，集成度高，采用表贴工艺制作，工业塑料外壳，面板嵌入安装，使用稳定，容易更换和升级维护。

三、实训模块配置

（一）汽车电子基础电路模块实验透明模块构成：

实训桌桌面 设置通用九孔电路插扳（尺寸:35×90cm），根据实验电路采用汽车电子基础电路模块在其上任意拼插元件盒成实验电路。汽车电子基础电路模块元件盒盒体透明直观,内装元件一目了然，盒盖与盒体之间采用压卡式结构、维修拆装、更换方便。

表一 汽车电子基础电路透明模块配置

（二）汽车电子应用基础实训模块构成：

A、基础硬件配置

1.MS51单片机模块

2.STM32单片机模块

3.LCD12864点阵液晶模块

4.LED16X16点阵模块

5.八位数码管模块

6.独立键盘与矩阵键盘模块

7.RS232通信模块

8.USB接口模块

9.火焰传感器模块

10.烟雾传感器模块

11.超声波传感器模块

12.光敏传感器模块

13.人体热红外传感器模块

14.温湿度传感器模块

15.声音传感器模块

16.继电器模块

17.直流电机模块

18.步进电机模块

19.交通灯模块

B、4G射频收发模块

1.Wifi模块

2.GSM/GPRS模块

3.时钟模块

4.语音播放模块

5.功放模块

6.储存器模块

7.接口引脚转接模块

C、综合硬件模块

1.AVR单片机模块

2.EPM240逻辑模块

3.RS485总线通信模块

4.CAN总线通信模块

5.震动传感器模块

6.三轴加速度/角速度传感器模块

7.颜色传感器模块

8.霍尔传感器模块

9.三轴磁场传感器模块

10.空气质量传感器模块

11.电流传感器模块

12.旋转编码器模块

13.RFID模块

14.高速AD模块

15.高速DA模块

表二 汽车电子应用基础实训创新训练模块

★E、智慧教室综合测控系统（为了设备的稳定与美观，要求一体机，拒 多模块功能拼凑机）

一）、示波器功能

1)  2路波形测量功能。

2)  测频范围：200MSa/s高速实时采样，50MHz带宽。

二）2路逻辑分析仪功能。

三）1路任意波形信号发生器输出：

200MSa/s高速实时采样，50MHz带宽，波形测量完全满足教学实验要求，波形平滑不失真。

四）、万用表功能

1）、万用表的电阻测量功能。

2）、万用表的直流电压测量功能。

3）、万用表的交流电压测量功能。

4）、万用表的交流电流测量功能。

五）、人机界面功能

1）、人机界面显示所测量的波形，并显示相应的量测值。

2）、可通过点击界面按钮，将所测量的波形插入实验报告模板中。

3）、学生的实验报告结果可通过点击界面按钮，统一上传到指定的教师电脑文件夹下。

六）、附加功能

1）、环境参数测量：可同时测量显示温湿度、CO2浓度和PM2.5。

2）、电气参数测量：可测量控制台电压电流，并计算出功率。

3）、过流、过压、欠压（阀值可设置）报警跳闸保护。

4）、安全防护：实验室环境安全监控装置（PM2.5、烟雾、可燃气体、温湿度及CO2浓度异常（火警）报警）。

5）、节电功能：长期无人实验时，自动关闭总闸开关，实现安全和节电效果。

6）、2路PWM脉冲信号发生器：可设置频率、占空比。

F、仿真器与编程器

（一）51仿真器

USB接口，DIP40镀金插针。

兼容KEIL C51 UV2/UV3/UV4调试环境，支持单步、断点、随时查看寄存器、变量、内存，支持全速运行时暂停按钮，可仿真各种51指令兼容单片机。内部*大仿真时钟24MHZ，程序存储器64K，仿真的同时已烧好代码，系统可脱机运行。

（二）51编程器

A.支持AT89S51、AT89S52

B.支持：

1.AT90can128 AT90can32等；

2.Attiny11 Attiny12 Attiny13等

3.Atmega128 Atmega32 Atmega64 Atmega8等；

4.USB接口

（三）AVR仿真器编程器：USB接口，带0.5A可恢复保险丝，支持5V/3.3V工作电压；仿真固件可升级，支持AVRstudio软件。支持：

1.ATmega128,ATmega128L,ATmega16,ATmega162,ATmega162V,ATmega165,ATmega165V, 2.ATmega169,ATmega169V, ATmega16L, ATmega32, ATmega323,ATmega323L, ATmega32L, 3.ATmega64, ATmega64L(支持AVR所有带JTAG口的单片机)。

（四）JLINK仿真器编程器（用于STM32）

1.USB2.0接口

2.支持 ARM7/9/11 (including thumb mode),Cortex-M0/M1/M3/M4内核；

3.支持Serial Wire Debug (SWD）；

4.支持Serial Wire Viewer (SWV)；

5.可与 IAR Workbench、Keill，ADS，RVDS无缝集成；

6.支持1.2V-5V目标板电压；20pin与SWD接口转接板

7.支持WIN2000/XP/VISTA/7等

（五）FPGA/CPLD编程器USB-Blaster

1.USB接口

2.稳定支持SignalTap II 嵌入式逻辑分析仪功能；

3.支持ALTERA 公司全系列器件；

4.支持三种 模式：AS、PS和JTAG；

★G、实验台管理系统（上位机软件）（具有软件著作权）：

1）添加、删除、配置各实验台模块。

2）实时监测各学生实验台各项模块实时参数。

3）远程控制各实验台模块功能开关，按键锁定。

4）软件用户登录管理功能。

★H通信接口：

1）实验台地址范围0-255。

2）具有WIFI、RJ45、RS485上位机通信接口。

3）上位机与各学生实验台智能测量仪表数据交换，接口转换功能。

4）工作温度范围-20℃～

（三）汽车电子应用实例模块构成：

A．组成模块板（10只模块挂板）

1.曲轴位置传感器

2.空气流量计（叶片式）

3.空气流量传感器（热线），进气压力传感器

4.节气门位置传感器，水温传感器，氧传感器

5.停车/空档开关，空调开关，动力转向开关，车速传感器

6.喷油器/火花塞

7.点火系统

8.冷却风扇/燃油泵/空调压缩机继电器

9.怠速阀

10.自动变速器TCC调节电磁阀，碳罐调节电磁阀CCP，废气EGR控制电磁阀 

B、控制与模拟系统

89C51单片机

1.模拟控制点火和喷射，由89C51单片机计算机监控。

2.喷射系统模块控制

3.喷射功能控制

4.开关的输入/输出功能控制

5.各传感器测试

6.各执行器测试

7.各传感器信号模拟输出

8.显示模块

面板功能

1-直流电源

（1）输出电压：5V，12V

（2）*大输出电流：+5 V／2a，+12 V / 2A

（3）输出过载保护

2-计算机接口;

R232接口；RS-232C端口：9针D-sub连接器

3-单片机：单片机89C51

CPU 89C51；4-显示屏（64*128）；5a-选择开关；5b-喷射模式选择开关（同步；分组；顺序）

4a-显示器

液晶图形显示：64 x 128

o 背光

o 同步显示以下值：NE, PHO, HALL, MAF, MAT, MAP, TPS, CTS, VSS, IPW  数据

4b-模拟指针表测试氧传感器信号

5.选择器

5a (3档） 

(1) 曲轴传感器选择 : NE, PHO, HALL，（1）磁电式传感器（2）光电式传感器（3）霍尔式传感器

5b (3档）

喷油模式选择：同步/分组/顺序

6-信号输入端子（接传感器与开关信号输入）/16脚；

NE, PHO, HALL, VAF, MAT, F/C, MAF, MAP, TPS, CTS, O2,P/N, A/C, PSPS, VSS, 3GR

7a-信号输出端子

信号输出端子（接执行器）/18脚

(1) lNJ1, INJ2, INJ3, INJ4, SPK1, SPK2, SPK3, SPK4,FANC, F/C, ACC, IAC1, IAC2, IAC3, IAC4, TCC, CCP,EGRV

7b-发动机故障指示灯 

(2) Check engine lamp，发动机故障指示灯

显示屏（显示各测试传感器与执行器数据）

同步显示以下数值：

NE, PHO, HALL, MAF, MAT, MAP, TPS, CTS, VSS, IPW

C．测试系统

各传感器与执行器波形采集与测试，真空度测试表与燃油压力表。

四、本设备可以完成的实训项目

A、汽车电子基础电路实验项目

(1)模拟部分

1．二极管的正、反相特性                   

2．晶体三极管的输入、输出特性　          

3．晶体管共射极单管放大器　　　        

4．两级阻容耦合放大电路　　　          

5．负反馈对放大器性能的影响　　    

6．场效应管放大器　　　              

7．差动放大电路　　　　         

8．运算放大器指标测试　　　       

9．集成运算放大器的基本应用(多种模拟运算电路)

10．集成运算放大器非线性应用（多种波形发生器）

11．变压器耦合推挽功率放大器

12．0TL功率放大器

13．集成功率放大器

14．单相桥式整流电路

15．串联型晶体管直流稳压电源(设计性实验)

16．集成直流稳压电源

17．单结晶体管特性

18．单结晶体管触发电路

19．晶闸管简单测试

20．晶闸管可控整流电路

利用上述20项实验元器件还可完成下面实验项目

l．电压负反馈偏置电路　　         

2．分压式电流负反馈偏置电路         

3．用二极管稳定工作点                     

4．共基极放大电路　               

5．共集电极放大电路　                   

6．共源极基本放大电路                      

7．场效应管共漏极电路           

8．场效应管共栅极电路　             

9．单管阻容放大电路                   

10．变压器耦合放大电路                

11．甲类功率放大电路                     

12．串联电流负反馈电路

13．串联电压负反馈电路   

14．并联电压负反馈电路

15．并联电流负反馈电路            

16．共基共射极放大电路                  

17．自举射极输出电路                    

18．NPN一PNP直接耦合放大电路     

19．用负反馈消除自激振荡               

20．晶体管开关作用                  

21．变压器反馈式振荡电路             

22．电容三点式振荡电路            

23．电感三点式振荡电路                

24．差动放大电路的基本形式            

25．长尾式差动放大电路                   

26．双电源长尾式差动放大电路        

27．运放用作交流比例放大              

28．反相输入保护措施                   

29．同相输入保护措施                     

30．电源极性错接的保护                  

31．RC高通电路                     

32．利用三极管来保护器件               

33．差动输入运算电路                      

34．快速积分电路   

35．模拟一阶微分方程电路

36．模拟二阶微分方程电路

37．基本对数运算电路

38．实用微分电路

39．反对数放大基本电路

40．简单的过零比较电路

41．利用二级管作为上限检测幅度选择电路

42．下限幅度选择电路

43．RC无源网络的低通滤波电路

44．同相输入一阶低通滤波电路

45．反相输入一阶低通滤波电路

46．简单的二阶RC滤波电路

47．典型二阶RC有源低通滤波电路

48．典型二阶高通有源滤波电路

49．基本带通滤波电路

50．典型带通滤波电路

51．矩型波振荡电路

52．宽度可调的矩形波发生器

53．幅频可调的锯齿波发生器

54．单相半波整流电路

55．单相全波整流电路

56．电容滤波电路

57．电容滤波带电阻负载

58．RC滤波电路

59．基本LC滤波电路

60．二倍压整流电路

61．三倍压整流电路

62．基本稳压电路

63．基本调整管稳压电路6

64．具有放大环节的稳压电路

65．单相半波可控硅整流

66．电子调压电路

67．电子催眠器一一趣味性实验一

68．电子门铃电路一一趣味性实验二

69．电子报警电路一一趣味性实验三

 (2)数字部分                         

l．TTL集成逻辑门的参数测试            

2．CM0S逻辑门的参数测试                 

3．TTL集成电极开路门与三态输出门的应用

4．与、非、或、与非门电路实验           

5．半加器电路实验                         

6．全加器电路实验                        

7．RS触发器实验               

8．D触发器实验                         

9．JK触发器实验                     

10．T触发器实验             

11．JK型触发器转换成D触发器     

12．D型触发器转换成JK触发器               

13．计数器实验                             

14．MSI移位寄存器及其应用            

15．译码器及其变换方式

16．MSI数据选择器及逻辑设计

17．微分型单稳态电路

18．环形多谐振荡器

19．利用门电路构成编码器分配器、选择器

20．组合电路的设计之一一一编码转换

21．组合电路的设计之二一一显示电路

22．同步时序电路的设计

23．计算机时序电路的设计

24．集成定时器测试及应用

25．CM0S集成A/D、D/A转换电路实验

26．二极管非门、或非门电路

27．三极管非门、与非门、或非门电路

28．异步十进制减法计数器

29．异步十进制加法计数器

30．综合能力培训实验一一电子秒表

B、汽车电子应用基础实训项目

1.简易交通灯控制系统

2.键盘拨号显示器

3.秒表计时器

4.简易计算器

5.RS232计算机串口通信控制小灯开关系统

6.综合报警系统

7.基于超声波的倒车雷达测试显示系统

8.基于超声波的水位测试显示系统

9.步进电机调速显示系统设计

10.直流电机测速显示系统设计

11.有人光控智能小灯控制系统

12.基于DS18B20的温度数码管显示器

13.基于DHT11的温湿度度数码管显示器

*14.环境测试仪段码管显示

15.LED点阵屏字幕显示设计

16.LED点阵屏公交站名显示设计

17.LCD12864液晶显示器设计

18.三级菜单键盘设计

19.环境测试仪LCD12864液晶显示

20.数字电子日历系统设计

*21.带上下限报警的温湿度系统设计

22.出租车计价器

23.基于CPLD的矩阵键盘扫描程序设计

24.基于CPLD的数码管动态扫描

25.基于CPLD实现多路模拟串口通信

*26.基于CPLD的线路编码及通信系统设计

27.基于RS485总线分布式温湿度采集系统设计

*28.基于CAN总线分布式温湿度采集系统设计

29.基于NRF24L01模块的无线遥控器设计

*30.基于NRF24L01模块的无线手持信号采集笔设计

31.基于NRF24L01无线传输分布式温湿度采集系统设计

*32.基于传输分布式温湿度采集系统设计

33.基于GPRS的远程分布式温湿度采集系统设计

34.基于WIFI无线传输分布式温湿度采集系统设计

*35.手机接打电话系统设计

C、汽车电子应用实例实训项目

1.曲轴位置传感器

（1）磁电式传感器

（2）光电式传感器

（3）霍尔式传感器

2.空气流量计（叶片式）

（1）输出电压0.2V~ 3.5V

（2）热线式输出：2.3V~ 2.7V

（3）小电子风扇控制：F／C开关

3.空气流量计（执线式）

（1）输出电压1.0V~ 3.5V

歧管 的对压力传感器实验

4.节气门位置传感器，水温传感器，氧传感器TPS试验

输出电压：0.5V ~ 4.5V

输出电压：4.5V/-40°C, 2.3V/20°C, 0.5V/108°C

O2试验

(1) Normal正常 : 0.1 ~ 1.0V swing摆动

(2) Rich 浓: 0.6 ~ 1.0V swing摆动

(3) Lean 稀: 0.1 ~ 0.3V swing摆动

5.停车/空档开关，空调开关，动力转向开关，车速传感器

(1) P/N switch 开关

(2) A/C switch 开关

(3) PSPS switch开关

(4) Speed sensor车速传感器

6.喷油器/火花塞

喷油器试验

（1）负载(喷油器电阻)：18Ω

（2）正常转速800 rpm，*大转速3600 rpm

（3）喷油顺序的变化

（4）喷油器的LED显示

火花塞试验：LED显示

7.点火系统

点火实验A

（1）负载(点火线圈电阻)：2Ω

（2）点火的变化:LED显示

点火实验B

（1）负载(点火线圈电阻)：1Ω

（2）点火的变化:LED显示

8.冷却风扇/燃油泵/空调压缩机继电器

冷却风扇继电器实验

1) Control signal控制信号 : FANC

2) 直流12V 电机

3) 工作条件 :

A/C 信号 ON or 水温信号 108°C or低 108° C

燃油泵继电器继电器实验

1) 控制信号 : F/C

2) 直流12V 电机

3)工作条件 :

空气流量计 F/C 信号ON and 旋转速度

空调压缩机继电器

（1）控制信号：A/C

（2）12V直流电机

（3）工作条件：A / C信号

9.怠速阀

（1）控制信号：IAC1，IAC2，IAC3,IAC4，

（2）步进电机(汽车怠速阀)

（3）工作条件 ：P / N，A / C，PSP信号

10.自动变速器TCC调节电磁阀，碳罐调节电磁阀CCP，废气EGR控制电磁阀

自动变速器TCC调节电磁阀(扭力转换器离合器)

（1）控制信号：TCC

（2）直流12V的电磁

（3）工作条件：VSS信号-40km和3GR开关

碳罐调节电磁阀CCP

(1) 控制信号 : CCP

(2) 直流12V的电磁

(3)工作条件 :

c-1 :转速  1200

c-2:水温   65°C

c-3:节气门位置信号  1.0-2.5

当上述四个条件同时存在，碳罐调节电磁阀将工作。

废气EGR控制电磁阀

(1) 控制信号 : EGRV

(2) 直流12V的电磁

(3)工作条件 :

c-1 :转速  1200

c-2:水温   65°C

c-3:节气门位置信号  1.0-2.5

当上述四个条件同时存在，废气再循环阀将打开。

五、汽车电子实训考核装置清单