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汽车电子化程度的提高,提升了电控发动机的性能,但也增加了电控发动机故障的排除难度,对维修人员的素质提出了更高要求。为培养维修人才,高等院校利用现有电控发动机试验台或示教板开展发动机故障再现教学。通过控制开关的通、断设置传感器故障,这种方式存在故障设置的种类和数量单一的不足,不能完全展现电控发动机其他故障现象。为此,本文设计了一套能够提高采样灵活性,并具备任意波形输出功能的发动机传感器信号采集与模拟输出系统,对发动机传感器输出的正常信号和故障信号采集和模拟输出。将采集的故障信号代替原传感器信号输入电控单元(Electronic Concrol Unit,ECU),在发动机故障再现教学中,对学生了解传感器信号特征以及掌握发动机故障机理与故障现象,提高学生和维修人员对故障判断和排除故障能力有着重要的意义。本文首先介绍了发动机传感器的性能要求和分类方式,分析了发动机主要传感器工作原理、输出信号特征、故障类型及对发动机运行带来的影响,以此为基础设计汽车发动机传感器信号采集与模拟输出系统。整体方案由上位机和下位机组成,上、下位机之间采用USB接口通信,保证可靠的数据传输和控制命令的发送。下位机包括传感器信号采集板卡和传感器信号发生板卡,两板卡皆以“FPGA+ARM+USB接口”架构为核心。其中传感器信号采集板卡设计了传感器信号衰减电路、传感器信号ADC转换电路和传感器信号采集与数据读写控制逻辑电路;传感器信号发生板卡设计了传感器信号DAC转换电路、传感器信号输出调理电路、基于ARM的PWM脉宽调制输出电路和传感器信号发生与数据读写控制逻辑电路。上位机软件利用MATLAB软件编写,用于传感器信号采集板卡的采集通道与采样率设置、采样数据的接收、显示、处理和存储,以及对传感器信号发生板卡的传感器正常信号和故障信号的输出控制。经过验证,该系统可以对0V～5V模拟信号,-10V～+10V、频率为DC～1MHz交流信号进行采集、显示、存储和输出,通过PWM脉宽调制,实现对频率范围为1Hz～10k Hz,占空比为0.1%～99.9%的PWM波信号输出,实现对发动机主要传感器正常信号和故障信号的采集和模拟输出。