[發明專利]一種具有結果診斷功能的交通燈實訓系統

有效

• 申請號: 201310632504.0
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103606329A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 馬汝星;陳海榮;張小杭
• 申請（專利權）人: 金華職業技術學院
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明屬于教具設備領域，尤其涉及一種具有結果診斷功能的交通燈實訓系統。

背景技術

實驗教學在教學中的比例逐步增長，實驗教學是培養學生實驗動手能力、實驗研究能力和創新能力，并對理論教學的知識通過實驗獲得理性認識從而掌握理論知識，因此實驗教學內容包括了驗證型、綜合性、設計性和創新性實驗項目，目前中國學生的實驗設計能力和創新能力普遍欠缺，這與實驗教學設備和教學方法有直接聯系，可以通過改進實驗教學設備和教學方法，逐步達到提高學生實驗設計能力和創新能力的目的。

交通燈控制系統設計是單片機、可編程邏輯控制器（Programmable?Logic?Controller，PLC）課程中最常見的一個教學實驗項目，在實際教學實驗過程中，學校均采用一體化的封閉式的單片機實驗箱設計或PLC實驗箱。交通燈實驗中模仿實際交通燈控制系統，設置四組發光二極管，分別對應于東、南、西、北四個方向，每個方向包括3個發光二極管，發光二極管的一點與I/O口相連。

現有的單片機或PLC課程的交通燈控制實驗中，學生完成實驗后，老師需逐一檢查，每檢查一個學生需數分鐘，一個班需花費大量的時間進行結果檢查，增加了教師的工作量，也影響了教學效果，不利于實訓考核。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提出了一種具有結果診斷功能的交通燈實訓系統。

一種具有結果診斷功能的交通燈實訓系統，包括實訓單元、診斷單元，以及為實訓單元和診斷單元供電的電源電路；

所述實訓單元包括：

發光二極管，用于模擬交通燈；

實訓控制模塊，控制所述發光二極管工作；

所述診斷單元包括：

信號采集模塊，用于采集發光二極管工作電壓并輸出對應的電壓信號；

診斷單片機，與實訓控制模塊同步運行，用于在預設的運行周期內每隔一定的時間間隔接收來自信號采集模塊的電壓信號，再與預設標準信號進行比對診斷，得到比對診斷結果；

提示模塊，用于接受并輸出來自診斷單片機的比對診斷結果。

其中實訓控制模塊多為單片機或邏輯可編程控制器（Programmable?Logic?Controller，PLC）。實際應用中該交通燈實訓系統中所有組成均封裝在一個盒子中或集成在同一個電路板上，其中控制模塊可以封裝在盒子中或集成在同一電路板上，此時認為控制模塊為內置控制模塊；控制模塊可以不封裝在盒子中或集成在同一電路板上，實驗時從外部接入控制模塊，此時認為控制模塊為外接接控制模塊。為內置控制模塊時，該控制模塊需提供下載端口，實驗前，學生通過下載接口將控制程序寫入該控制模塊中。為外接控制模塊時，在交通燈實訓系統中設置一系列與發光二極管的負極串接的I/O口，實驗時，將控制模塊的輸入/輸出端與相應的I/O對接，學生向控制模塊中寫入控制程序，從而實現外接的控制模塊對發光二極管工作狀態的控制。

與傳統的交通燈實訓系統比較，本發明的交通燈實訓系統還設置有診斷單元。發光二極管的工作電壓即反應了其工作狀態，實驗過程中通過診斷單元直接檢測用于模擬交通燈的二極管的工作電壓是否正確，來判斷學生編寫的控制程序是否正確，得到診斷結果，并將該診斷結果輸出，且診斷過程中診斷單元與控制模塊需要同步運行，主要是為了保證標準信號與采集到的電壓信號的對應關系，即實現將采集到的電壓信號與相同時刻的標準信號進行比對。診斷單元通過提示模塊做出相應的提示信息，將實驗結果直觀的呈現出來，便于觀察。老師直接通過觀測最后提示模塊的信息就可以得到最終結果，不需要逐個觀察整個交通燈的運行過程，節約時間，提高了工作效率。

所述診斷單片機進行比對診斷時：

（a）若電壓信號與標準信號一致，則下一個時間間隔繼續進行比對診斷，完成至少2個運行周期后停止診斷，診斷結果為正確；

（b）若電壓信號與預設標準信號不一致，則停止比對診斷，診斷結果為錯誤。

對比診斷時將該時刻每個電壓采集模塊采集到的發光二極管的電壓信號與該時刻發光二極管對應的標準信號比對，且每隔一個時間間隔比對一次。相對于實時比對，能夠減小數據量，從而提高診斷速率，且在某一時刻檢測到采集到的電壓信號與標準信號不一致，就即可生成診斷結果錯誤，不需要整個控制程序運行完就可以得到最終結果，進一步提高了診斷的效率。由于實際過程中可能出現從啟動后的一個運行周期內，各時間間隔對應的電壓信號和相應時刻的標準信號一致，但該程序并未結束，因此實際結果為錯誤，而只檢測一個運行周期，是無法對該時刻進行診斷，因此需進行至少2個運行周期。作為優選，完成2個運行周期后停止診斷