基于單片機(jī)的全自動(dòng)防曬、防雨車衣

王鈺，史道玲

（安徽新華學(xué)院，安徽合肥,230088）

0 引言

日常生活中，無論是私家汽車還是自行車，以及暴露街頭的新興共享單車、電動(dòng)汽車，在下雨天或者暴曬的情況下車身都得不到很好的保護(hù)，極大的影響了車輛的使用壽命。而車衣的使用則有效地解決了這一問題。作為汽車配套的外置式用品，通過特殊材料制成的遮陽罩可將車輛的全身進(jìn)行覆蓋，從而阻止陽光直射或雨水沖刷，在一定程度上保護(hù)車輛、延長車輛的使用壽命。

但是，目前市面上常見的車衣多是像口袋一樣，把車子裹得嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)，晴天不透氣，雨天收放時(shí)又不夠方便快捷，嚴(yán)重影響用戶的體驗(yàn)。該款智能化車衣以STC89C52單片機(jī)為主控制器，通過電機(jī)和氣泵固定安裝在汽車的頂部，在汽車停止行駛的情況下利用相關(guān)的傳感器自行感知周邊環(huán)境的溫濕度以及光照值，自主或通過遙控器自行打開或關(guān)閉車衣，實(shí)現(xiàn)了車衣的自動(dòng)化、智能化收放，擺脫了傳統(tǒng)車衣人工收縮的不方便性，同時(shí)采用新型納米阻燃材質(zhì)制作也提升了其使用壽命和透氣性。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)以STC89C52單片機(jī)為控制中心，首先通過安裝在車輛內(nèi)部的人體感應(yīng)器和加速度傳感器來感應(yīng)車內(nèi)是否有人，從而判斷車輛是否處于停止行駛的狀態(tài)；再利用雨滴傳感器、溫度傳感器，采集車身溫度及環(huán)境降雨情況；利用光敏電阻判斷光照強(qiáng)度，并將采集的數(shù)據(jù)傳輸給單片機(jī)[1]。單片機(jī)在接收到如下數(shù)據(jù)后，如雨水量、溫度、光照強(qiáng)度超過警戒值時(shí)，對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)出正轉(zhuǎn)指令，實(shí)現(xiàn)智能車衣的自動(dòng)打開；而當(dāng)雨水量、溫度、光照強(qiáng)度低于警戒值時(shí)，對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)出反轉(zhuǎn)指令，實(shí)現(xiàn)智能車衣的自動(dòng)收縮。該智能車衣不僅能夠?qū)崿F(xiàn)依據(jù)環(huán)境采集值實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開、關(guān)；還能通過藍(lán)牙裝置，利用手機(jī)APP實(shí)現(xiàn)車主隨時(shí)需要收縮車衣進(jìn)入車內(nèi)啟動(dòng)車輛的需要；同時(shí)，為提升車衣使用的靈活性和可靠性，本設(shè)計(jì)還可利用按鍵實(shí)現(xiàn)對(duì)車衣的手動(dòng)收放，尤其是在智能化自動(dòng)控制出現(xiàn)故障時(shí)，此功能尤其凸顯其實(shí)用性和必要性。

此外，設(shè)計(jì)還增添了故障排除模塊，使得車衣受損時(shí)能及時(shí)得到維修。車衣選擇透氣性好、耐磨性高、可雙面使用的納米阻燃布料制作，且利用太陽能電池板，為整個(gè)系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電流，實(shí)現(xiàn)綠色、環(huán)保的設(shè)計(jì)要求。

2 硬件電路的設(shè)計(jì)

以STC89C52單片機(jī)為控制中心，其最小系統(tǒng)包括電源電路、晶振電路和復(fù)位電路，從而控制各功能模塊正常工作[2]。單片機(jī)是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

溫度傳感器DS18B20是一種可以實(shí)現(xiàn)-55℃～+125℃的常用數(shù)字溫度測(cè)量設(shè)備，抗干擾能力很強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)多點(diǎn)測(cè)量。在本設(shè)計(jì)中主要用來測(cè)量車內(nèi)的溫度，當(dāng)車內(nèi)溫度超過40℃時(shí)，傳送指令給單片機(jī)要求打開車衣實(shí)現(xiàn)防曬功能。雨滴傳感器YL-83由阻尼橡膠、壓電元件、不銹鋼振動(dòng)板和相關(guān)集成電路組合而成，振動(dòng)板接受雨滴的沖撞能量并以自身固有的頻率進(jìn)行彎曲振動(dòng)，壓電板將振動(dòng)板接受到的應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電壓。因此，當(dāng)振動(dòng)板上沒有雨水時(shí)，LM393電壓比較器輸出高電平；當(dāng)振動(dòng)板上有雨水滴落時(shí)，輸出低電平[3]，從而準(zhǔn)確判斷是否降雨，是否需要自動(dòng)收放車衣防雨。無極性光敏電阻5506，光照越強(qiáng)阻值越低，無光照時(shí)為高阻態(tài)，同樣作為是否需要防曬的判斷依據(jù)。

步進(jìn)電機(jī)28BYJ-48是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行元件，其依據(jù)指令實(shí)現(xiàn)的正反轉(zhuǎn)操作能夠?qū)崿F(xiàn)車衣的展開和收縮。車衣采用納米阻燃材質(zhì)制作而成，輕薄透氣，并在邊沿處利用特殊材料制成可收縮的壓邊，當(dāng)其需要使用時(shí)由步進(jìn)電機(jī)通過正轉(zhuǎn)自動(dòng)向車頂四面展開，能夠完全遮蓋住車輛的車頂和所有門窗，有效護(hù)住車輛全身，實(shí)現(xiàn)較好的阻熱、防曬和防雨的功能，并且由于壓邊的存在，完全貼合住車身，使其具有較好的牢固性和防風(fēng)性；不用時(shí)，電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)車衣的自動(dòng)收縮，并固定在車頂用來存放車衣的裝置中。液晶顯示屏LCD1602用來顯示車身周邊的各種環(huán)境采用值、蓄電池的存儲(chǔ)電量和報(bào)警指示燈等情況，并且可及時(shí)上傳到車主的手機(jī)APP界面，方便車主隨時(shí)了解車輛的狀況，在車主需要在打開車衣的情況下進(jìn)入車輛時(shí)，可以通過手機(jī)操作界面人為的打開智能車衣方便其進(jìn)入車輛。當(dāng)人進(jìn)入之后，車衣便會(huì)自行判斷車輛將要行駛，便不會(huì)再自行打開車衣。當(dāng)車衣出現(xiàn)智能故障時(shí)，手機(jī)界面會(huì)及時(shí)收到相應(yīng)的報(bào)警信息，車主便可利用車頂收納車衣的裝置上的獨(dú)立按鈕式開關(guān)，人工控制車衣的使用，單次按下打開車衣，連續(xù)按兩下車衣收縮。太陽能電池板通過光能轉(zhuǎn)換將輸出的電力儲(chǔ)存在蓄電池中，供應(yīng)整套系統(tǒng)在車輛停止行駛的狀態(tài)下正常使用，環(huán)保又節(jié)能。系統(tǒng)總構(gòu)成框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)構(gòu)成方框圖

3 軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計(jì)，是在Keil uVision4軟件開發(fā)平臺(tái)上利用C語言編寫而成。整個(gè)軟件設(shè)計(jì)由主程序和溫度檢測(cè)控制子函數(shù)、雨滴感應(yīng)控制子函數(shù)、光敏電阻檢測(cè)控制子函數(shù)、液晶屏顯示子函數(shù)、步進(jìn)電機(jī)子函數(shù)、按鍵輸入子函數(shù)等程序組成。其中，系統(tǒng)主流程圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)主流程圖

4 結(jié)束語

根據(jù)市場需求，設(shè)計(jì)一款基于單片機(jī)的全自動(dòng)防曬、防雨車衣。該車衣具有如下特點(diǎn)：（1）利用STC89C52單片機(jī)實(shí)現(xiàn)車衣的自動(dòng)化收放，解決傳統(tǒng)車衣的收放不便性問題；（2）使用太陽能電池板，綠色環(huán)保；（3）設(shè)置故障排除模塊、及時(shí)檢測(cè)維修，提高車衣的使用壽命；（4）結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，成本低，功能完善，實(shí)用性高等。該車衣在市場上有很大的應(yīng)用價(jià)值，未來仍會(huì)對(duì)此設(shè)計(jì)進(jìn)行深入研究，解決不足之處，完善系統(tǒng)。