基于无线控制的电工电子实训装置的设计

寇常乐+王立顺+王权

摘要：在学校的实训中心的技能培训过程中发现，学生不能将所学的知识点吸收，同时在授课过程中考评员的任务量繁重，因此设计了基于无线控制的电工电子实训装置。

本装置是一款专门为电工电子实训而设计的一种实训装置，该装置主要针对各大高校或高职类院校的技能培训，该装置能有效帮助学生提高实训技能，同时记录学生的考勤，减轻实训教师工作量。

关键词：无线控制；实训装置；考勤

1 引言

电工电子技能实训是维修电工技能的重要环节，现阶段对于之前的实训方式中教师的工作量很大，并且考勤的评定也存在一定的难度，在平常的实训中由于学生数量远超于教师数量，导致在实训过程中教师无法及时了解每个工位的运行情况以及学生的考勤情况，通过本装置就能将工位的运行情况实时显示在教师端的上位机界面上，让同学们在平时的训练过程中能够安全使用试验台，本装置不但可以实现对学生工位的监控，还有自动记录考勤的功能，达到实验室安全运行和考勤检查的目的。

2 系统设计

基于无线控制的电工电子实训装置是一款专门为维修电工实训而设计制作的一种实训装置，该装置是由一台上位机和多台从机组成的一个网络式结构采用wifi数字式无线传输装置，该实训设备的设计为维修电工的基础实训教学提供操作平台，本装置中提供可靠有效的直流电源，并以模块化的形式提供了电子电路焊接、调试的设备。

该实训装置中的实验部件均为模块化形式，每一个模块实际上给学生提供的仅仅是一个接口电路，实训老师通过上位机控制对应每一个工位的下位机电源。学生可以自己通过老师的讲解以及查询相关资料学习分析，然后进行电路的焊接与调试，从而让同学们通过实训达到掌握相关专业知识的目的。同时也可以自动记录考勤信息，也使得技能教学更加人性化，也是为了减轻实训教师在授课过程中的工作量。该实训装置适合应用于各大职业技术院校的维修电工的职业技能培训中。

3.系统总体示意图

本设计是一款专门为维修电工实训而设计的装置，所以应注重稳定性能以及易操作性。在稳定性能和易操作性能方面由硬件电路而设计的功能优于由软件实现的功能，而软件实现的功能灵活性较强。基于以上原因，我们决定使用软件和硬件相结合，以硬件电路实现功能为主，由软件辅助实现人机交互功能。其系统模拟示意图如图3所示。

4. 实训装置关键技术

该装置本身和PC机之间采用TCP通信协议，采用无线通信有利于实训室的布局，对于实训室以后的管理也可省去诸多的麻烦；技术层面上来说协议本身具有自组织的特点，可以为通信的准确性提供保障。该系统主要由六部分：单片机控制核心、电源部分、报警灯部分、继电器控制部分、WIFI通信部分、显示部分，总体框图如图4所示。

（1）单片机部分：是该系统的控制核心。负责整个装置系统的控制、信息的传输数据的处理以及检测按键系统，同时还要控制液晶屏的显示，作为主控芯片，芯片的选择是十分重要的，经对比发现选用STM32F407单片机能够满足本系统的功能要求。

（2）电源部分：该部分为整个系统提供电能，是整个系统装置的能量储存区，为整个系统装置提供一个稳定的电源，控制电路部分（单片机和WIFI通信模块）采用+5V的电源供电，实训中用到的電路调试版采用+5V和-5V的电源供电。

（3）报警灯部分：可以完成电源故障的警示，对系统电源的故障进行提醒，实现实验室安全运行。

（4）继电器控制部分：单片机能够通过WIFI通信模块将上位机发出的信号进行数据信息处理，从而控制对应的继电器的通断实现电源的设定，以及学生测试电路时控制电源的通断。

（5）WIFI通信部分：包括WIFI发送与接收两部分，是系统中无线射频收发部分，其工作电压为3.3-5V，在本系统中采用的是+3.3V电源供电，可通过编程工作于不同的波特率，最高波特率为115200，有 RS232、485、TTL 接口与无线 WIFI的相互转换，通过无线WIFI进行组网通信，应用方便、传输可靠。

（6）显示部分：根据设计要求，显示部分的作用是能够让学生能够根据上面提供的资料进行操作，同时也是通过显示屏将学生的信息显示出来，便于考勤信息的整理。

参考文献：

[1] 毛福新、王雪等.无线电调试工考核装置[J].电子制作，2015.08，016（15）：66-67

[2] 曹达仲，侯春萍.移动通信原理、系统及技术[M].北京：清华大学出版社，2004

基金项目：天津市大学生创新训练计划项目《新型电工电子实训系统的研究与开发》，项目号：201610066113