基于蓝牙技术的汽车数据采集系统的设计

马云卓　张丽丽　王一珺　陈德

摘 要：随着蓝牙技术在国内的普及，人们对汽车实时跟踪和便利性的要求越来越高，基于蓝牙技术的汽车数据采集系统显得尤为重要。本文设计的基于蓝牙技术的汽车数据采集系统能够实时监测汽车的尾气排放、轮胎压力和汽车行驶里程数，实时采集和处理汽车使用数据，并将处理后的数据通过无线技术传输到手机终端，使用户能够快速了解汽车的状态并采取相应的措施。该设计具有传输距离长、结构简单、功耗低、智能化等优点可以在日常生活中广泛使用，并在一定程度上实现了对汽车数据的快速检索。

关键词：蓝牙技术 数据采集 实时

1 引言

随着中国科学技术的发展，汽车已经成为人们日常生活中的代步工具。对于司机来说，在驾驶过程中了解汽车的动态性能是非常重要的。比如轮胎胎压以及里程数数据每时每刻的动态收集。輪胎胎压问题如果处理不好会使驾驶员出现生命危险——当胎压过高时，轮胎与地面接触面积过少会出现刹车不灵敏的现象，胎压过低时，在行驶过程中轮胎更容易变形，所需要恢复的时间就更长，容易形成驻波现象，这种现象会使轮胎温度升高，从而导致爆胎。而里程数的动态收集也是为了使驾驶员在高速行驶中能够清楚的知道里程数的数据，它的好坏直接影响车辆的行驶安全，不仅如此，随着人们对车辆的需求，使用数量逐渐增加，汽车尾气排放量过多会增加大气中二氧化碳的浓度。而未充分燃烧的一氧化碳会使人出现缺氧、晕倒以及患心脏病几率增加的危险。综上所述，设计一款便携式汽车数据采集且使驾驶员随时掌握汽车动态数据并报警的系统是非常必要的。

2 项目设计

2.1 整体方案设计

2.1.1 功能介绍

本项目集汽车尾气检测系统、车辆行驶里程检测系统、汽车轮胎胎压检测系统于一体。采用不同的传感器分别对汽车尾气浓度、汽车轮胎胎压和汽车行驶里程数采集，再通过arduino uno开发板的计算和分析，对上述各个传感器得来的参数进行加工处理，得出其他间接的数据。将数据结果输出到显示屏上，并能通过蓝牙模块传输到驾驶员的手机中。这样驾驶员就能随时监控到汽车的各项指标，以便于根据数据指标来做出相应对策，从而确保驾驶员及车身的安全。

2.1.2 系统设计

本项目采用两个Arduino uno为主控系统，将汽车尾气采集系统、车辆行驶里程数检测系统、汽车轮胎胎压检测系统集成为一体，Arduino1将数据通过IIC通信传输给Arduino2并在液晶显示屏上显示胎压、里程数、汽车尾气值，再将数据通过蓝牙模块返回给手机APP。

2.1.3 硬件设计

本系统的主控制模块采用的是arduino uno开发板。arduino uno开发板的经济适用，制造成本低，价格便宜，可以实现的功能丰富并且开发环境方便且实际操作更便捷等优点。显示模块采用的是LCD1602液晶显示屏，该液晶显示屏为双排字符型显示屏模块，可直观的显示所需数据。它的最佳工作电压为5v。蓝牙模块采用的是蓝牙串口通信模块，该模块结合了邮票封装孔及排针焊接孔，既可以做到贴片封装，又可以做到焊接排针，方便应用于系统内部。自带有led的状态指示灯，可以直观的判断蓝牙的连接状态。烟雾传感器模块采用的是MQ-2气敏传感器，该传感器能检测以co为主的有害汽车尾气。具有价格便宜、所需驱动电路简单等特点。霍尔元件模块可准确的感受磁场变化，具有方便记录、所需驱动电路简单等特点。蜂鸣器的选取可在人们没注视到汽车安全隐患数据时，及时发出声音报警。保证驾驶员及车身的安全。

2.1.4 软件设计

本系统利用压力传感器检测汽车胎压欺压的波动，从而达到胎压的检测，当胎压大于正常值，红色LED指示灯会常亮，并且蜂鸣器将报警。利用烟雾报警器对汽车尾气检测，检测汽车尾气浓度值的变化，浓度值大于设定正常值，黄色LED指示灯常亮，并且蜂鸣器报警。车辆里程数检测是利用霍尔传感器和磁铁检测，将磁铁吸附在汽车轮胎上，每检测到一次便记录时间和脉冲数，根据轮胎圆周周长即可求出里程数。由于此系统集成于一体，因此只需要一块处理器控制，并将所测得的数值在一块液晶显示屏上显示出来。

2.2 局部方案设计

设计该系统实现的功能有采集汽车尾气功能，测量车辆行驶里程数功能，和检测汽车轮胎胎压的功能。

2.2.1 汽车尾气浓度采集的设计

该系统可以通过尾气检测传感器，将尾气检测传感器连入arduino uno开发板的模拟串口，将尾气检测传感器收集到的模拟信号转换成数字信号，并设置尾气的污染程度参数来实现更加精细的划分，将结果实时传递到液晶屏幕上。并且连接蓝牙模块来实现手机上面数据的显示。从而达到实时采集CO浓度动态的采集。

2.2.2 测量车辆行驶里程数的设计

该系统可以实时准确的显示测量的速度，以及累计显示总的行驶公里数。传感器收集信号，并将其传输给arduino uno开发板，之后再利用微处理器计算车的速度和行驶的公里数，并将收到的数据储存在存储器中， 最后通过串口送入液晶显示模块，实时显示测量的速度或里程。

2.2.3 汽车轮胎胎压检测的设计

该系统采用的是直接轮胎压力控制的方法，系统在通电时进行初始化，然后启动轮胎压力控制程序，传感器通过对信号的采集功能对信号进行采集，并将其数据传输到arduino uno开发板，微处理器主要负责控制外围设备和部分计算的功能。持续监测轮胎压力和温度，如果轮胎压力或温度低于设定的报警值，则显示在液晶显示屏上。如果数值高于报警设定点，报警指示灯将闪烁，声音报警，显示屏将显示当前的压力和温度，提醒驾驶员采取适当的行动。

3 结语

汽车行业的迅速发展，为人们的生活带来了极大的便利。人们则对汽车行业也有了更高的要求。对于司机来说，了解车辆的动态特性并知道它们是否安全是非常重要的。毫无疑问，汽车的安全性受到尾气排放、速度和轮胎压力的影响，这对驾驶安全构成了危险风险。这就是为什么我们开发了一个基于蓝牙技术的数据采集系统，它能够实时检测尾气、计算车辆行驶里程数和检测汽车轮胎胎压的服务于一身。且价格合理，适用于所有汽车型号，无需修改或拆卸车辆的任何部分就可以安装。我们将继续开发和完善这一设备，使其成为未来汽车工业的一个组成部分。

参考文献：

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