汽車多功能傳感器研究

顧佳+陳浩

摘要：當(dāng)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(shù)據(jù)進(jìn)行支持，那如何獲取數(shù)據(jù)是最為基本的需求了，隨著近些年電子科技的革命，汽車結(jié)合電子將是不錯的解決方案，通過特制的傳感器進(jìn)行快速的數(shù)據(jù)分析便是本文的研究目的。

關(guān)鍵詞：汽車，傳感器，電子

0引言

傳感器是將物理量變成數(shù)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(shù)據(jù)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(guān)傳感器后就需要進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)收集處理分析了。通過處理后的數(shù)據(jù)就能分析得出相關(guān)的圖表輔助其他研究的進(jìn)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(jìn)行了相關(guān)的篩選。

1.1 壓力傳感器

壓力傳感器是將壓力進(jìn)行量化的傳感器，壓力傳感器有多種多樣的主要的區(qū)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(jìn)行量化的傳感器，實驗中需要使用重力加速度進(jìn)行相關(guān)設(shè)備的姿態(tài)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(shù)值，有二、三自由度陀螺儀之分，旋轉(zhuǎn)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(jìn)行相關(guān)比例積分比例微分的運算，這樣得到的數(shù)據(jù)才能更加穩(wěn)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(shù)值，分別為X軸加速度，Y軸加速度，Z軸加速度，當(dāng)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(dāng)前的速度和經(jīng)緯度，其實本身還可以獲取到時間，衛(wèi)星數(shù)據(jù)等其余數(shù)據(jù)但是在使用時不需要便通過自帶的上位機(jī)程序進(jìn)行數(shù)據(jù)提取，使GPS模塊回發(fā)最為精簡的數(shù)據(jù)，這樣可以提高系統(tǒng)中斷的效率。

1.6 攝像頭模塊

攝像頭模塊可以用于圖像數(shù)據(jù)的處理但是由于處理性能有限，便使用GPS模塊中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)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(jī)

51單片機(jī)是本次使用的核心系統(tǒng)，原因在于51單片機(jī)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(jī)和上位機(jī)的通訊方式還有單片機(jī)和陀螺儀加速度模塊的通訊方式，和上位機(jī)通訊時使用0A0D作為數(shù)據(jù)的分割符，模塊與上位機(jī)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(shù)據(jù)采集

上位機(jī)的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，在使用編寫過程中發(fā)現(xiàn)要對不同串口發(fā)回數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)分，但是每次使用都要修改相關(guān)的數(shù)據(jù)非常的不方便，便使用以下代碼進(jìn)行自動區(qū)分來減少代碼運行時的修改麻煩。

上位機(jī)可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行解析后寫入文件，最終上位機(jī)處理后的數(shù)據(jù)如下圖所示：

4 總結(jié)

本次研究后發(fā)現(xiàn)電子與汽車的結(jié)合是未來汽車產(chǎn)業(yè)的必經(jīng)之路，如何用好自己的所學(xué)專業(yè)是我們的職責(zé)?？萍疾拍軇?chuàng)造美好明天！

姓名：顧佳（第一作者）；性別：女 ，籍貫：上海，學(xué)歷：本科，上海工程技術(shù)大學(xué)；

姓名： 陳浩（第二作者）； 性別 ：男，籍貫： 四川 ，學(xué)歷：博士，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)