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虚拟仪器技术下的汽车电子专业教学改革

2019/12/03 阅读:

【摘要】为适应“1+X证书制度”改革,培养“一专多能”的复合型应用技能人才,全面推进教学做一体化,在汽车电子技术专业教学中使用虚拟仪器技术开发汽车发动机教学软件,提升相关专业实践教学条件。实践证明,采用虚拟仪器技术进行汽车专业课程实践教学,将枯燥无味的数据进行直观展示,能有效降低设备成本,提升学生学习兴趣,促进人才培养质量的提高。

【关键词】汽车专业教学;虚拟仪器;OBD;CAN总线

1引言

在汽车电子技术专业教学中,需要对各传感器数据进行检测分析,传统的教学方式往往将万用表、示波器等设备车身电子设备线束连接,检测仪器显示屏幕小,检测数据单一,不能直观动态地进行展示。为探索汽车电子技术相关专业“教学做一体化”的教学模式改革,丰富课堂教学资源,借助虚拟仪器和CAN总线通讯技术设计一款汽车发动机教学软件,连接车辆获取发动机各传感器运行数据,设计人机交互界面将数据结果以仪表、波形、数据等方式进行动态显示,可以连接到投影仪进行展示,以提高课堂的教学效果。

2系统组成与硬件选取

为充分利用现有实训车辆,系统由实训车辆、CAN总线数据采集卡与便携式PC机但部分组成。选用CANalyst-Ⅱ分析仪来获取汽车CAN总线数据,它配备了2个通道CAN接口,支持CAN2.0A和CAN2.0B协议,支持标准帧和扩展帧。将CANalyst-Ⅱ分析仪一端的CAN总线H信号连接车载OBD接口6号针脚,CAN总线L信号连接14号针脚,另一端通过USB接口连接笔记本电脑,借助于Labview虚拟仪器软件,便可以读取汽车CAN总线的数据,进行分析与处理,实现动态仪表化显示。

3软件平台的开发

软件设计主要用来实现数据分析与处理等功能,首先要打开设备并初始化参数,然后要向车载ECU发送请求报文,请求某传感器的实时数据,最后接收指定地址发送的数据,根据车载协议对数据进行解码并以仪表等方式进行显示。

3.1设备打开与初始化

为了实现数据采集卡的相应功能,需要调用CANalyst-Ⅱ分析仪的库函数,在Labview中可以采用调用库函数节点的方法来实现。调用VCI_OpenDevice函数来打开CANalyst-Ⅱ分析仪设备,当该函数调用成功之后,设备打开,函数返回值为1,否则返回值为0。调用分析仪的VCI_InitCan函数用以初始化指定的CAN通道。有多个CAN通道时,需要多次调用。

3.2发送请求报文

在CAN总线通信中,请求报文最终是以数组的方式来发送的。按照CAN报文的格式来创建数组,每条请求报文需满足一定格式,其报文长度是11个字节,其中只有后8个字节是请求的传感器数据。为了能够不断请求动力系统数据,在发送请求报文的程序中使用了“While循环结构”,每次发送后程序设计了延时30ms。

3.3接收响应报文并显示

由于一直在请求发动机传感器实时数据,多余的数据会临时储存在设备指定CAN通道的接收缓冲区中,需要使用VCI_Receive函数从中读取数据。获取的数据中包含了地址,首先对其进行判定,通常发动机ECU返回地址为“0x7E8”。使用索引数组函数拆分报文数据,前3个字节为PID参数信息。首先对响应报文的PID代码进行判定,然后提取报文的数据并进行不同方式的显示。以PID05为例,其代表发动机冷却液温度的数据,在报文数据第3字节表示发动机转速的数值,换算关系为A-40,获取数据为78H,换算十进制为120,计算得出冷却液温度为120-40=80℃。

4教学应用与验证

在传统的教学过程中,一般采用测电压的方法对氧传感器检测:正常时氧传感器电压在1V以下,若超过1V则为损坏。同时记录电压波动的次数,一般多于8次为正常,否则可能是氧传感器表面有积炭而使灵敏度降低。借助虚拟仪器技术可以以波形方式显示氧传感器电压值,如图所示,氧传感器电压一般在0.1~0.9V之间波动;若波形在0.5V以上的部分波动较多,则说明混合气较浓;若波形在0.5V以下波动,则说明混合气过稀。通过观察波形的形状,还可以判断是否由于喷油器故障或者点火线圈问题而产生了缺火现象。因此,采用波形方式能够更加直观地判断汽车传感器的故障,本系统与传统的示波器相比,能够在同一界面中显示整车传感器的运行数据,还能够连接到大屏幕进行投影显示,数据更加直观,方便维修技师检测故障和教师进行课堂讲授。采用虚拟仪器技术融入到课堂教学中,方便教师开展信息化教学,学生也能更好地学习汽车知识,提高实践操作技能。

【参考文献】

[1]汪敏生.LABVIEW基础教程[M].北京:电子工业出版社,2003:42.

[2]杨乐平,李还涛,肖凯等.虚拟仪器技术概论[M].北京:电子工业出版社,2003:30.

[3]李永华.基于虚拟仪器的汽车试验信息采集预处理系统研究[D].南京:南京理工大学,2006.

[4]王海宝,吴光杰,谭泽富,聂祥飞.虚拟仪器程序设计与应用[M].西南交通大学出版社,2005:220-226.

作者:王昊 李旦阳 单位:山东信息职业技术学院

虚拟仪器技术下的汽车电子专业教学改革

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