随着国内外的机动车保有量不断上升,机动车尾气排放所带来的环境污染受到人们的高度重视。为了控制机动车尾气排放对大气环境带来的污染,我国相关部门发布的尾气排放标准也不断严苛,这对尾气排放污染物尤其是氮氧化合物（Nitrogen Oxides,NOx）的检测和净化装置提出了更高的要求。而车用氮氧传感器是专门用于检测尾气排放中的NOx含量的装置,已成为满足现有尾气排放标准检测的必备选项,在排气后处理系统的闭环控制和车载诊断系统（On-Board Diagnostic,OBD）场景中广泛使用,但目前国内车用市场中该类控制系统的技术与设备主要被国外公司垄断,急需国产化和自主化。因此,本文针对车用氮氧传感器的结构、工作原理、工作条件、控制难点等方面进行了深入分析与研究,并提出了一种车用氮氧传感器控制系统的构建方案及其硬件、软件实现。本文研究与设计是车用氮氧传感器控制器的一种具体实现,根据车用氮氧传感器陶瓷探头的工作原理和输入输出特性,实施对陶瓷探头的加热与比例积分微分（Proportion Integration Differentiation,PID）温度控制,使其工作在符合要求的温度范围,同时通过优化控制策略实现对陶瓷探头各个电极施加精准电压,从而使陶瓷探头输出稳定可靠的泵电流,进而通过滤波处理和线性拟合获得当前环境下的NOx浓度测量值,最终将浓度数值以及相关信息通过控制器局域网络（Controller Area Network,CAN）通信协议发送到车辆总线。此外,为了解决陶瓷探头的工艺差别对测量精度的影响,系统中还设计了上位机参数标定功能软件以适配不同的陶瓷探头。实际开发工作中,在系统构建的基础上,采用恩智浦公司的MC9S12G64微控制器作为主控芯片、使用Altium Designer软件设计了微型多层PCB电路板,基于Code Warrior集成开发环境进行C语言程序设计,在Matlab/Simulink环境下搭建并实现了控制策略模型,在Visual Studio 2019开发环境下使用C#完成了标定软件的设计。最终,系统联调测试表明,本文设计的车用氮氧传感器控制系统在实验室测试以及实车测试中,均可以输出与NOx浓度相匹配的泵电流,能够实现准确的NOx浓度的检测与输出。通过与国外进口控制器的采集数据进行对比,本系统达到车用氮氧传感器控制与检测的设计目标,并且结合上位机能实现数据的实时显示及传感器参数标定功能。