汽车多功能传感器研究

顾佳+陈浩

摘要：当今社会对于快速出行的需求越来越高，如何让汽车更加安全就成了迫在眉急的需求。但研究需要大量的数据进行支持，那如何获取数据是最为基本的需求了，随着近些年电子科技的革命，汽车结合电子将是不错的解决方案，通过特制的传感器进行快速的数据分析便是本文的研究目的。

关键词：汽车，传感器，电子

0引言

传感器是将物理量变成数字量的电子仪器，但是如何选用传感器，如何在保证获取到数据误差小的情况下选用尽可能少的传感器，如何选取耗电小的传感器。选取好相关传感器后就需要进行相关数据收集处理分析了。通过处理后的数据就能分析得出相关的图表辅助其他研究的进行。

1 传感器

市面上常见的传感器有压力传感器，重力传感器，陀螺仪传感器，加速度传感器，GPS模块，超声波传感器，摄像头模块等等。在挑选中我们按照需求进行了相关的筛选。

1.1 壓力传感器

压力传感器是将压力进行量化的传感器，压力传感器有多种多样的主要的区别就是他的最大测量压力，测试中实际使用50-1000g的即可，但是由于功能上可以被其他传感器取代故在后期成品中排除。

1.2 重力传感器

重力传感器是将重力加速度进行量化的传感器，实验中需要使用重力加速度进行相关设备的姿态测试，重力传感器的耗电量一般，但是由于在加速度传感器中有所包含在后期的使用中也做到了替换。

1.3 陀螺仪传感器

陀螺仪传感器可以获得三轴的陀螺仪数值，有二、三自由度陀螺仪之分，旋转轴所指方向不受外力影响不变，可以用这个原理来保持物体的方向不变，我们则通过它配合加速度传感器进行相关比例积分比例微分的运算，这样得到的数据才能更加稳定。

1.4 加速度传感器

加速度传感器可以获取三轴加速度的数值，分别为X轴加速度，Y轴加速度，Z轴加速度，当模块按照电路板上的要求放置时Z轴加速度就是重力加速度所以可以精简重力传感器。

1.5 GPS模块

GPS模块可以获取到当前的速度和经纬度，其实本身还可以获取到时间，卫星数据等其余数据但是在使用时不需要便通过自带的上位机程序进行数据提取，使GPS模块回发最为精简的数据，这样可以提高系统中断的效率。

1.6 摄像头模块

摄像头模块可以用于图像数据的处理但是由于处理性能有限，便使用GPS模块中的相关数据进行替代，虽然精度不足但还是可以做到一定精度的替代。

2 51单片机

51单片机是本次使用的核心系统，原因在于51单片机使用起来方便，功耗低，外围电路简单，所以比起ARM与AVR，51自然成了首选。使用过程中制定了单片机和上位机的通讯方式还有单片机和陀螺仪加速度模块的通讯方式，和上位机通讯时使用0A0D作为数据的分割符，模块与上位机的通讯则使用IIC的通讯方式，通讯IIC的程序如下图所示：

3 PC数据采集

上位机的数据采集这次使用的是python，python作为脚本语言可以非常高效的处理数据，在使用编写过程中发现要对不同串口发回数据进行区分，但是每次使用都要修改相关的数据非常的不方便，便使用以下代码进行自动区分来减少代码运行时的修改麻烦。

上位机可以对数据进行解析后写入文件，最终上位机处理后的数据如下图所示：

4 总结

本次研究后发现电子与汽车的结合是未来汽车产业的必经之路，如何用好自己的所学专业是我们的职责。科技才能创造美好明天！

姓名：顾佳（第一作者）；性别：女 ，籍贯：上海，学历：本科，上海工程技术大学；

姓名： 陈浩（第二作者）； 性别 ：男，籍贯： 四川 ，学历：博士，中国农业大学