[摘 要]在汽车电子教学中以课程教学特性为主要依据，用虚拟仪器技术进行虚拟检测与诊断控制体系的设计与研发，可扩展课堂教学与实验教学的相关内容，能够在很大程度上提升教学效率。综合性虚拟检测系统设计可实现理论知识与实践操作的有机结合，能够进一步提高学生的创新能力与专业实践能力。据此，本文主要对汽车电子教学中虚拟仪器技术的应用进行详细分析。

[关键词]汽车电子教学 虚拟仪器技术 应用

虚拟仪器技术用于汽车电子教学的重要意义

在科技现代化快速发展的趋势下，汽车电子技术也在不断进步与发展，但是因为汽车电子设备投资过大，实验项目易受设备与仪器等方面的限制；又因实验设备操作比较繁杂，实验中可更改的参数有限，缺乏良好的可扩展性，所以综合性实验难以顺利进行。就具体教学内容与特性而言，在汽车电子教学中利用虚拟仪器，基于LabVIEW离线仿真分析控制系统、电路、故障诊断等，进行综合性虚拟检测系统设计，不仅弥补了既有实验内容的缺陷，还能有效节约成本，扩展教学内容，提高教学水平与质量，有助于增强学生的创新能力与专业实践能力，快速提升学生的综合素养。LabVIEW已在工程设计中实现了广泛应用，所以，将其设计理念与方式引入汽车电子教学，可以使学生熟练掌握专业知识，并在此基础上熟知专业软件与现代化设计，扩展知识体系，强化教学与工程应用的有机结合，促进学生工程实践能力的提高，为学生就业后快速适应职业环境奠定了坚实的基础。

虚拟仪器技术分析

1.虚拟仪器构成

虚拟仪器主要是由通用的计算机资源、应用软件、仪器硬件等构成，是一种由计算机操纵的模块化仪器系统。基于数据采集卡的虚拟仪器组成结构如图1所示。

信号连接器的任务是在不损害既有线束的基础上，引出所需采集信号。信号采集卡的责任是采集、调整、传输信号。PC机是以计算机资源为载体，采集、接收、显示、保存数据。在无法与汽车连接时，软件能够离线运转，可通过直观生动的界面进行原理与策略的展示。

2.信号采集卡

信号采集卡具备远端模拟量采集模块，适用于各种工业现场，能够输入八路电压信号，以RS485接口为载体与上位机实现实时传讯。此装置可以进行汽车传感器电压值、喷油脉冲宽度、开关信号等检测，所获结果通过接口传输到PC机，还可以利用界面对各系统状况进行全程监测。远端模拟量采集模块主要包含七大组成部分，其工作原理具体如图2所示。

3.虚拟仪器的软件

虚拟仪器软件系统主要利用LabVIEW，这是一款非常专业的图形化编程软件，其程序设计便捷，工作效率和水平突出，界面美观，比较适合用于汽车电子课堂教学。这样一来，不仅可以使课堂更加生动，充分调动学生的学习积极性与兴趣，还可以帮助学生熟练掌握相关技术。

LabVIEW应用实例分析

LabVIEW是当前应用最为广泛的虚拟仪器开发软件，其主要通过硬件系统采集、测量、调整、处理信号，可基于计算机的软件功能计算、分析信号数据，通过计算机显示器对传统仪器的控制面板进行模拟，以多元化形式输出测试结果，完善测试功能。

1.汽车轮胎压力检测系统

汽车轮胎压力检测系统能够全过程监控汽车行驶中的轮胎压力与温度，一旦出现异常状况，便会自动报警，以确保驾驶人员和乘客的安全。在操作时，以系统工作具体流程为依据，先绘制流程图，实现LabVIEW的仿真界面设计；然后再基于仪表与波形图仿真分析，计算并分析相关值。在已知轮胎压力的承受范围为100~450kPa的前提条件下，选用SP12传感器，准确评断可能会出现的爆胎或者碾胎现象，并发出报警信号。最后，用软件滤波方式将数据采集误差及干扰清除干净，以保证压力数据足够可靠与准确，使驾驶人员与乘客的人身安全得到有效保障。汽车轮胎压力检测仿真程序具体如图3所示。

在学习过程中，学生应对虚拟仪器LabVIEW技术进行详细分析与合理利用，因为其只需在计算机中集成数据采集设备，就可获取数据信息，对信息进行分析处理，并能显示最终结果。所以，该技术能够灵活开发与各种类型汽车相适应的检测功能，还可扩展教学内容与实验内容，促使学生积极参与设计过程。

2.汽车电子虚拟实验仿真平台

汽车电子虚拟实验仿真平台有效利用了LabVIEW技术，融合综合性与设计性实验，对学生熟练掌握专业知识、理论联系实践发挥着重要作用。该平台的实验形式十分灵活，既能够通过多媒体教室加以展示，又能够监督、引导学生动手操作。与传统实验相比，汽车电子虚拟实验具有多重优点。

首先，完善真实性实验。该平台充分利用网络中的有效资源，收集类似于实际实验项目的虚拟实验内容，并进行优化、比较、分析，从而弥补实验的缺陷与不足。其次，增加了实验项目和内容。在该实验中，真实项目与虚拟实验相结合，教师能科学合理地安排实验内容，将简单真实的实验转换成虚拟实验的相关资源，供学生自行学习和练习。将真实实验转变为综合性实验，不仅可以丰富实验内容，还能节约成本。再次，有助于学生进行个性化学习。在实验过程中，若学生在课前预习或听教师讲解时未全面了解实验原理，就会对实验造成严重影响，使得实验效果不如人意。但是，虚拟实验具有无限复制的特性，学生可以根据自身实际需要反复学习，选择适当的时间开展实验。最后，有助于学生创新创造能力的提升。虚拟实验的内容丰富、多元，学生可以根据自身需要进行实验模拟。这样一来，学生不仅可以开展自主探究与合作学习，还能激发自身的学习积极性。学生应学会利用专业知识有效解决实际问题，并在实践中发现不足，进一步拓展知识体系，探究方式方法，实现自主创新。

LabVIEW在汽车电子教学中的实践

LabVIEW基于图形编辑，操作简单，生动直观，极易引导学生深化学习，也有助于教师顺利进行课堂教学。上位机操作界面基于下位机的接口，可与硬件实现相互对接与相互统一；其数据流动形象直观，有助于学生进一步掌握相关知识。教师可在汽车电子教学的各个环节中充分引入LabVIEW仿真实例验证基础原理，要重视实例与理论知识之间的密切联系。实例可划分为三层，如下所示。

其一，简单实例。LabVIEW的程序设计环节简捷，结构直观生动，操作简单，在课堂教学中进行展示非常方便，比如讲解汽车车速测量系统时，在面板上只显示车轮的直径、速度等内容。其二，实验实例。程序模型十分复杂，教师要在课后设计程序，用面板建模；在课堂教学过程中，为学生详细阐释建模流程与原理，使其能够全面了解实验内容，为他们的实践提供有力帮助。同时，LabVIEW还可以进行功能分析。学生在实验课或者课余时间进行仿真训练时，为了便于他们熟悉软件的具体操作流程与运转环境等，教师还应编制指导说明，以视频或者课件的形式存储，辅助学生在课余时间能反复进行仿真模拟学习，进一步巩固理论知识。其三，复杂设计实例。学生在进行专业设计或毕业设计的时候，应设计并开发汽车的电子控制与系统检测。教师对题目和要求会有明确的规定，学生可通过小组合作的方式进行设计，利用既有理论知识查看相关资料，使设计开发工作有序完成，并及时上交设计报告与具体操作说明，然后进行实验结构的全面展示。

现阶段，在汽车电子教学中运用LabVIEW自行开发的仿真检测系统，利用虚拟实验能将软件的模拟硬件功能全面发挥出来，在节约成本的同时，还提高了教学效率与效果，可确保学生具备一定的数据采集与分析能力及计算机仿真系统能力，深化学生对理论知识的深层理解与认知，实现学生综合能力与素养的全面提升。在汽车电子虚拟实验教学过程中合理利用LabVIEW技术，不仅能实现虚拟实验与真实实验之间的密切结合，还能做到优势互补，强化学生的基本功训练，使学生掌握科学合理的实验方式。

结 语

综上所述，LabVIEW技术与教学内容相结合，能进行汽车电子系统虚拟设计与实时检测诊断。实践结果证明，LabVIEW可将软件的模拟硬件功能充分发挥出来，不仅能大大节约成本，还能提升教学效率与质量，培养学生良好的综合能力与专业素养。另外，利用这一教学方式，还能够调动学生的创新思维，加深学生对于设计知识的多层次、多元化记忆。又因虚拟实验的操作形式比较灵活，在课件制成以后，能以课程教学为载体进行全面展示，实现理论教学和实验教学的互补，使学生熟练掌握课程知识，所以，该技术在汽车电子教学中有着不可替代的重要作用。与此同时，学生应在具备专业知识的基础上，全方位掌握虚拟仪器软件，为后续工作的开展奠定坚实基础。当前，虚拟检测系统内容及其在教学中的应用形式还需要进一步优化与丰富，各校教师要在理论与实践中积极探索，争取培养出更多优秀的汽车电子技术人才。

参考文献：

[1]杨秀萍、陈炜、郭津津 等：《虚拟仪器技术在汽车电子教学中的应用》，《中国现代教育装备》2015年第19期，第11-13页。

[2]张彦会、杨丹丹、曹强荣：《虚拟仪器在汽车电子教学中的应用》，《西部大开发》（旬刊）2013年第2期，第96页。

作者单位：西安汽车职业大学