基于藍牙技術的汽車數據采集系統(tǒng)的設計

馬云卓　張麗麗　王一珺　陳德

摘 要：隨著藍牙技術在國內的普及，人們對汽車實時跟蹤和便利性的要求越來越高，基于藍牙技術的汽車數據采集系統(tǒng)顯得尤為重要。本文設計的基于藍牙技術的汽車數據采集系統(tǒng)能夠實時監(jiān)測汽車的尾氣排放、輪胎壓力和汽車行駛里程數，實時采集和處理汽車使用數據，并將處理后的數據通過無線技術傳輸到手機終端，使用戶能夠快速了解汽車的狀態(tài)并采取相應的措施。該設計具有傳輸距離長、結構簡單、功耗低、智能化等優(yōu)點可以在日常生活中廣泛使用，并在一定程度上實現了對汽車數據的快速檢索。

關鍵詞：藍牙技術 數據采集 實時

1 引言

隨著中國科學技術的發(fā)展，汽車已經成為人們日常生活中的代步工具。對于司機來說，在駕駛過程中了解汽車的動態(tài)性能是非常重要的。比如輪胎胎壓以及里程數數據每時每刻的動態(tài)收集。輪胎胎壓問題如果處理不好會使駕駛員出現生命危險——當胎壓過高時，輪胎與地面接觸面積過少會出現剎車不靈敏的現象，胎壓過低時，在行駛過程中輪胎更容易變形，所需要恢復的時間就更長，容易形成駐波現象，這種現象會使輪胎溫度升高，從而導致爆胎。而里程數的動態(tài)收集也是為了使駕駛員在高速行駛中能夠清楚的知道里程數的數據，它的好壞直接影響車輛的行駛安全，不僅如此，隨著人們對車輛的需求，使用數量逐漸增加，汽車尾氣排放量過多會增加大氣中二氧化碳的濃度。而未充分燃燒的一氧化碳會使人出現缺氧、暈倒以及患心臟病幾率增加的危險。綜上所述，設計一款便攜式汽車數據采集且使駕駛員隨時掌握汽車動態(tài)數據并報警的系統(tǒng)是非常必要的。

2 項目設計

2.1 整體方案設計

2.1.1 功能介紹

本項目集汽車尾氣檢測系統(tǒng)、車輛行駛里程檢測系統(tǒng)、汽車輪胎胎壓檢測系統(tǒng)于一體。采用不同的傳感器分別對汽車尾氣濃度、汽車輪胎胎壓和汽車行駛里程數采集，再通過arduino uno開發(fā)板的計算和分析，對上述各個傳感器得來的參數進行加工處理，得出其他間接的數據。將數據結果輸出到顯示屏上，并能通過藍牙模塊傳輸到駕駛員的手機中。這樣駕駛員就能隨時監(jiān)控到汽車的各項指標，以便于根據數據指標來做出相應對策，從而確保駕駛員及車身的安全。

2.1.2 系統(tǒng)設計

本項目采用兩個Arduino uno為主控系統(tǒng)，將汽車尾氣采集系統(tǒng)、車輛行駛里程數檢測系統(tǒng)、汽車輪胎胎壓檢測系統(tǒng)集成為一體，Arduino1將數據通過IIC通信傳輸給Arduino2并在液晶顯示屏上顯示胎壓、里程數、汽車尾氣值，再將數據通過藍牙模塊返回給手機APP。

2.1.3 硬件設計

本系統(tǒng)的主控制模塊采用的是arduino uno開發(fā)板。arduino uno開發(fā)板的經濟適用，制造成本低，價格便宜，可以實現的功能豐富并且開發(fā)環(huán)境方便且實際操作更便捷等優(yōu)點。顯示模塊采用的是LCD1602液晶顯示屏，該液晶顯示屏為雙排字符型顯示屏模塊，可直觀的顯示所需數據。它的最佳工作電壓為5v。藍牙模塊采用的是藍牙串口通信模塊，該模塊結合了郵票封裝孔及排針焊接孔，既可以做到貼片封裝，又可以做到焊接排針，方便應用于系統(tǒng)內部。自帶有l(wèi)ed的狀態(tài)指示燈，可以直觀的判斷藍牙的連接狀態(tài)。煙霧傳感器模塊采用的是MQ-2氣敏傳感器，該傳感器能檢測以co為主的有害汽車尾氣。具有價格便宜、所需驅動電路簡單等特點?；魻栐K可準確的感受磁場變化，具有方便記錄、所需驅動電路簡單等特點。蜂鳴器的選取可在人們沒注視到汽車安全隱患數據時，及時發(fā)出聲音報警。保證駕駛員及車身的安全。

2.1.4 軟件設計

本系統(tǒng)利用壓力傳感器檢測汽車胎壓欺壓的波動，從而達到胎壓的檢測，當胎壓大于正常值，紅色LED指示燈會常亮，并且蜂鳴器將報警。利用煙霧報警器對汽車尾氣檢測，檢測汽車尾氣濃度值的變化，濃度值大于設定正常值，黃色LED指示燈常亮，并且蜂鳴器報警。車輛里程數檢測是利用霍爾傳感器和磁鐵檢測，將磁鐵吸附在汽車輪胎上，每檢測到一次便記錄時間和脈沖數，根據輪胎圓周周長即可求出里程數。由于此系統(tǒng)集成于一體，因此只需要一塊處理器控制，并將所測得的數值在一塊液晶顯示屏上顯示出來。

2.2 局部方案設計

設計該系統(tǒng)實現的功能有采集汽車尾氣功能，測量車輛行駛里程數功能，和檢測汽車輪胎胎壓的功能。

2.2.1 汽車尾氣濃度采集的設計

該系統(tǒng)可以通過尾氣檢測傳感器，將尾氣檢測傳感器連入arduino uno開發(fā)板的模擬串口，將尾氣檢測傳感器收集到的模擬信號轉換成數字信號，并設置尾氣的污染程度參數來實現更加精細的劃分，將結果實時傳遞到液晶屏幕上。并且連接藍牙模塊來實現手機上面數據的顯示。從而達到實時采集CO濃度動態(tài)的采集。

2.2.2 測量車輛行駛里程數的設計

該系統(tǒng)可以實時準確的顯示測量的速度，以及累計顯示總的行駛公里數。傳感器收集信號，并將其傳輸給arduino uno開發(fā)板，之后再利用微處理器計算車的速度和行駛的公里數，并將收到的數據儲存在存儲器中， 最后通過串口送入液晶顯示模塊，實時顯示測量的速度或里程。

2.2.3 汽車輪胎胎壓檢測的設計

該系統(tǒng)采用的是直接輪胎壓力控制的方法，系統(tǒng)在通電時進行初始化，然后啟動輪胎壓力控制程序，傳感器通過對信號的采集功能對信號進行采集，并將其數據傳輸到arduino uno開發(fā)板，微處理器主要負責控制外圍設備和部分計算的功能。持續(xù)監(jiān)測輪胎壓力和溫度，如果輪胎壓力或溫度低于設定的報警值，則顯示在液晶顯示屏上。如果數值高于報警設定點，報警指示燈將閃爍，聲音報警，顯示屏將顯示當前的壓力和溫度，提醒駕駛員采取適當的行動。

3 結語

汽車行業(yè)的迅速發(fā)展，為人們的生活帶來了極大的便利。人們則對汽車行業(yè)也有了更高的要求。對于司機來說，了解車輛的動態(tài)特性并知道它們是否安全是非常重要的。毫無疑問，汽車的安全性受到尾氣排放、速度和輪胎壓力的影響，這對駕駛安全構成了危險風險。這就是為什么我們開發(fā)了一個基于藍牙技術的數據采集系統(tǒng)，它能夠實時檢測尾氣、計算車輛行駛里程數和檢測汽車輪胎胎壓的服務于一身。且價格合理，適用于所有汽車型號，無需修改或拆卸車輛的任何部分就可以安裝。我們將繼續(xù)開發(fā)和完善這一設備，使其成為未來汽車工業(yè)的一個組成部分。

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