基于藍牙技術的汽車數據采集系統的設計

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能夠實時監測汽車的尾氣排放、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數據并報警的系統是非常必要的。

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、車輛行駛里程檢測系統、汽車輪胎胎壓檢測系統于一體。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 系統設計

本項目采用兩個Arduino uno為主控系統，將汽車尾氣采集系統、車輛行駛里程數檢測系統、汽車輪胎胎壓檢測系統集成為一體，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

本系統的主控制模塊采用的是arduino uno開發板。arduino uno開發板的經濟適用，制造成本低，價格便宜，可以實現的功能豐富并且開發環境方便且實際操作更便捷等優點。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，方便應用于系統內部。自帶有led的狀態指示燈，可以直觀的判斷藍牙的連接狀態。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。霍爾元件模塊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濃度動態的采集。

2.2.2 測量車輛行駛里程數的設計

該系統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

該系統采用的是直接輪胎壓力控制的方法，系統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。持續監測輪胎壓力和溫度，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

汽車行業的迅速發展，為人們的生活帶來了極大的便利。人們則對汽車行業也有了更高的要求。對于司機來說，了解車輛的動態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了一個基于藍牙技術的數據采集系統，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。我們將繼續開發和完善這一設備，使其成為未來汽車工業的一個組成部分。

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