汽車多功能傳感器研究

顧佳+陳浩

摘要：當今社會對于快速出行的需求越來越高，如何讓汽車更加安全就成了迫在眉急的需求。但研究需要大量的數據進行支持，那如何獲取數據是最為基本的需求了，隨著近些年電子科技的革命，汽車結合電子將是不錯的解決方案，通過特制的傳感器進行快速的數據分析便是本文的研究目的。

關鍵詞：汽車，傳感器，電子

0引言

傳感器是將物理量變成數字量的電子儀器，但是如何選用傳感器，如何在保證獲取到數據誤差小的情況下選用盡可能少的傳感器，如何選取耗電小的傳感器。選取好相關傳感器后就需要進行相關數據收集處理分析了。通過處理后的數據就能分析得出相關的圖表輔助其他研究的進行。

1 傳感器

市面上常見的傳感器有壓力傳感器，重力傳感器，陀螺儀傳感器，加速度傳感器，GPS模塊，超聲波傳感器，攝像頭模塊等等。在挑選中我們按照需求進行了相關的篩選。

1.1 壓力傳感器

壓力傳感器是將壓力進行量化的傳感器，壓力傳感器有多種多樣的主要的區別就是他的最大測量壓力，測試中實際使用50-1000g的即可，但是由于功能上可以被其他傳感器取代故在后期成品中排除。

1.2 重力傳感器

重力傳感器是將重力加速度進行量化的傳感器，實驗中需要使用重力加速度進行相關設備的姿態測試，重力傳感器的耗電量一般，但是由于在加速度傳感器中有所包含在后期的使用中也做到了替換。

1.3 陀螺儀傳感器

陀螺儀傳感器可以獲得三軸的陀螺儀數值，有二、三自由度陀螺儀之分，旋轉軸所指方向不受外力影響不變，可以用這個原理來保持物體的方向不變，我們則通過它配合加速度傳感器進行相關比例積分比例微分的運算，這樣得到的數據才能更加穩定。

1.4 加速度傳感器

加速度傳感器可以獲取三軸加速度的數值，分別為X軸加速度，Y軸加速度，Z軸加速度，當模塊按照電路板上的要求放置時Z軸加速度就是重力加速度所以可以精簡重力傳感器。

1.5 GPS模塊

GPS模塊可以獲取到當前的速度和經緯度，其實本身還可以獲取到時間，衛星數據等其余數據但是在使用時不需要便通過自帶的上位機程序進行數據提取，使GPS模塊回發最為精簡的數據，這樣可以提高系統中斷的效率。

1.6 攝像頭模塊

攝像頭模塊可以用于圖像數據的處理但是由于處理性能有限，便使用GPS模塊中的相關數據進行替代，雖然精度不足但還是可以做到一定精度的替代。

2 51單片機

51單片機是本次使用的核心系統，原因在于51單片機使用起來方便，功耗低，外圍電路簡單，所以比起ARM與AVR，51自然成了首選。使用過程中制定了單片機和上位機的通訊方式還有單片機和陀螺儀加速度模塊的通訊方式，和上位機通訊時使用0A0D作為數據的分割符，模塊與上位機的通訊則使用IIC的通訊方式，通訊IIC的程序如下圖所示：

3 PC數據采集

上位機的數據采集這次使用的是python，python作為腳本語言可以非常高效的處理數據，在使用編寫過程中發現要對不同串口發回數據進行區分，但是每次使用都要修改相關的數據非常的不方便，便使用以下代碼進行自動區分來減少代碼運行時的修改麻煩。

上位機可以對數據進行解析后寫入文件，最終上位機處理后的數據如下圖所示：

4 總結

本次研究后發現電子與汽車的結合是未來汽車產業的必經之路，如何用好自己的所學專業是我們的職責。科技才能創造美好明天！

姓名：顧佳（第一作者）；性別：女 ，籍貫：上海，學歷：本科，上海工程技術大學；

姓名： 陳浩（第二作者）； 性別 ：男，籍貫： 四川 ，學歷：博士，中國農業大學