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【摘要】為適應“1+X證書制度”改革，培養“一專多能”的復合型應用技能人才，全面推進教學做一體化，在汽車電子技術專業教學中使用虛擬儀器技術開發汽車發動機教學軟件，提升相關專業實踐教學條件。實踐證明，采用虛擬儀器技術進行汽車專業課程實踐教學，將枯燥無味的數據進行直觀展示，能有效降低設備成本，提升學生學習興趣，促進人才培養質量的提高。

【關鍵詞】汽車專業教學；虛擬儀器；OBD；CAN總線

1引言

在汽車電子技術專業教學中，需要對各傳感器數據進行檢測分析，傳統的教學方式往往將萬用表、示波器等設備車身電子設備線束連接，檢測儀器顯示屏幕小，檢測數據單一，不能直觀動態地進行展示。為探索汽車電子技術相關專業“教學做一體化”的教學模式改革，豐富課堂教學資源，借助虛擬儀器和CAN總線通訊技術設計一款汽車發動機教學軟件，連接車輛獲取發動機各傳感器運行數據，設計人機交互界面將數據結果以儀表、波形、數據等方式進行動態顯示，可以連接到投影儀進行展示，以提高課堂的教學效果。

2系統組成與硬件選取

為充分利用現有實訓車輛，系統由實訓車輛、CAN總線數據采集卡與便攜式PC機但部分組成。選用CANalyst-Ⅱ分析儀來獲取汽車CAN總線數據，它配備了2個通道CAN接口，支持CAN2.0A和CAN2.0B協議，支持標準幀和擴展幀。將CANalyst-Ⅱ分析儀一端的CAN總線H信號連接車載OBD接口6號針腳，CAN總線L信號連接14號針腳，另一端通過USB接口連接筆記本電腦，借助于Labview虛擬儀器軟件，便可以讀取汽車CAN總線的數據，進行分析與處理，實現動態儀表化顯示。

3軟件平臺的開發

軟件設計主要用來實現數據分析與處理等功能，首先要打開設備并初始化參數，然后要向車載ECU發送請求報文，請求某傳感器的實時數據，最后接收指定地址發送的數據，根據車載協議對數據進行解碼并以儀表等方式進行顯示。

3.1設備打開與初始化

為了實現數據采集卡的相應功能，需要調用CANalyst-Ⅱ分析儀的庫函數，在Labview中可以采用調用庫函數節點的方法來實現。調用VCI_OpenDevice函數來打開CANalyst-Ⅱ分析儀設備，當該函數調用成功之后，設備打開，函數返回值為1，否則返回值為0。調用分析儀的VCI_InitCan函數用以初始化指定的CAN通道。有多個CAN通道時，需要多次調用。

3.2發送請求報文

在CAN總線通信中，請求報文最終是以數組的方式來發送的。按照CAN報文的格式來創建數組，每條請求報文需滿足一定格式，其報文長度是11個字節，其中只有后8個字節是請求的傳感器數據。為了能夠不斷請求動力系統數據，在發送請求報文的程序中使用了“While循環結構”，每次發送后程序設計了延時30ms。3.3接收響應報文并顯示由于一直在請求發動機傳感器實時數據，多余的數據會臨時儲存在設備指定CAN通道的接收緩沖區中，需要使用VCI_Receive函數從中讀取數據。獲取的數據中包含了地址，首先對其進行判定，通常發動機ECU返回地址為“0x7E8”。使用索引數組函數拆分報文數據，前3個字節為PID參數信息。首先對響應報文的PID代碼進行判定，然后提取報文的數據并進行不同方式的顯示。以PID05為例，其代表發動機冷卻液溫度的數據，在報文數據第3字節表示發動機轉速的數值，換算關系為A-40，獲取數據為78H，換算十進制為120，計算得出冷卻液溫度為120-40=80℃。

4教學應用與驗證

在傳統的教學過程中，一般采用測電壓的方法對氧傳感器檢測：正常時氧傳感器電壓在1V以下，若超過1V則為損壞。同時記錄電壓波動的次數，一般多于8次為正常，否則可能是氧傳感器表面有積炭而使靈敏度降低。借助虛擬儀器技術可以以波形方式顯示氧傳感器電壓值，如圖所示，氧傳感器電壓一般在0.1～0.9V之間波動；若波形在0.5V以上的部分波動較多，則說明混合氣較濃；若波形在0.5V以下波動，則說明混合氣過稀。通過觀察波形的形狀，還可以判斷是否由于噴油器故障或者點火線圈問題而產生了缺火現象。因此，采用波形方式能夠更加直觀地判斷汽車傳感器的故障，本系統與傳統的示波器相比，能夠在同一界面中顯示整車傳感器的運行數據，還能夠連接到大屏幕進行投影顯示，數據更加直觀，方便維修技師檢測故障和教師進行課堂講授。采用虛擬儀器技術融入到課堂教學中，方便教師開展信息化教學，學生也能更好地學習汽車知識，提高實踐操作技能。

【參考文獻】

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[4]王海寶，吳光杰，譚澤富，聶祥飛.虛擬儀器程序設計與應用[M].西南交通大學出版社，2005：220-226.

作者：王昊 李旦陽 單位：山東信息職業技術學院