導(dǎo)語(yǔ)：物聯(lián)網(wǎng)智能汽車窗簾設(shè)計(jì)研究一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：智能汽車窗簾主要解決的是免于手動(dòng)的關(guān)閉并增加應(yīng)用端Web頁(yè)面加以控制，設(shè)計(jì)的汽車窗簾裝置是基于樹(shù)莓派作為主控芯片并且能夠通過(guò)手機(jī)移動(dòng)界面按鈕控制窗簾的狀態(tài)，用戶可以通過(guò)手機(jī)頁(yè)面中的關(guān)閉按鈕加以控制，利用光照傳感器識(shí)別外界溫度觸發(fā)電機(jī)拉伸汽車窗簾。

關(guān)鍵詞：汽車窗簾；手機(jī)移動(dòng)界面；光照傳感器

近年來(lái)人們對(duì)汽車要求普遍提高還有對(duì)個(gè)人隱私保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，汽車窗簾逐漸被人們廣泛接受。作為汽車智能控制與人機(jī)交互的載體，智能汽車窗簾的智能化和自動(dòng)化設(shè)計(jì)和研發(fā)尤為重要。目前來(lái)說(shuō)，許多具有某種特定功能的智能窗簾被設(shè)計(jì)出來(lái)。例如，利用藍(lán)牙通信實(shí)現(xiàn)無(wú)線控制，以Wi－Fi技術(shù)為支持、以無(wú)線路由器通信模塊為輔助調(diào)節(jié)窗簾的打開(kāi)和閉合，利用Wi－Fi無(wú)線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)窗簾的智能控制。但是現(xiàn)有的汽車窗簾功能較為狹隘，既不能完全滿足乘員的個(gè)性化需求，又無(wú)法根據(jù)汽車周圍的環(huán)境變化和乘員的活動(dòng)狀態(tài)變化進(jìn)行有效的智能控制。在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展和車載智能交互系統(tǒng)迅速興起的大潮下，人們對(duì)駕乘體驗(yàn)有了更高的追求，專門的汽車窗簾隨之出現(xiàn)并且不斷發(fā)展，從單純作為保護(hù)隱私的汽車貼膜到專門用于遮光的汽車窗簾，相似的裝置被賦予了更多的功能。本文介紹一種結(jié)合手動(dòng)與應(yīng)用端頁(yè)面交互的汽車窗簾的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

1系統(tǒng)需求

整個(gè)系統(tǒng)需求大體上是角色分析：1）手動(dòng)上，用戶通過(guò)移動(dòng)手機(jī)端界面調(diào)控窗簾。2）自動(dòng)上，當(dāng)光照傳感器檢測(cè)到外界溫度過(guò)高達(dá)到預(yù)定值時(shí)，就會(huì)觸發(fā)裝置，進(jìn)而帶動(dòng)電機(jī)使窗簾伸展。3）在性能上，該汽車窗簾簡(jiǎn)小便捷，上手體驗(yàn)效果很好，很安全，硬件方面不會(huì)對(duì)人造成威脅，還有可擴(kuò)展性，后期可以對(duì)其增加一些其他功能模塊，保證能夠與時(shí)俱進(jìn)，帶來(lái)更好的用戶體驗(yàn)。4）窗簾定義：車窗就是安裝在汽車玻璃內(nèi)測(cè)能夠達(dá)到隔絕外界熱氣，遮擋陽(yáng)光，還有保護(hù)個(gè)人隱私等作用的裝置。

1．1角色需求分析

本裝置的適用群體主要是普通家庭汽車，本系統(tǒng)針對(duì)廣大用戶，各年齡段用戶都可輕易使用，操作簡(jiǎn)單，復(fù)雜性低。無(wú)論任何時(shí)候都可有效保護(hù)自己隱私，并且自動(dòng)化程度高，在無(wú)線控制等方面有著明顯的效果。

1．2設(shè)計(jì)的可行性分析

系統(tǒng)利用前端和后端相輔相成的方式開(kāi)發(fā)。前端選用js進(jìn)行頁(yè)面的編寫(xiě)，后臺(tái)使用基于Python的編程，采用分布式服務(wù)器進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)庫(kù)采用MySQL對(duì)表中數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。在技術(shù)上使用了當(dāng)前成熟的物聯(lián)網(wǎng)通信、傳感器組網(wǎng)、短距離無(wú)線通信技術(shù)等，例如光照強(qiáng)度傳感器，就是通過(guò)收集太陽(yáng)在其表面被照明程度的量來(lái)作用。

2系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與詳細(xì)設(shè)計(jì)

本文對(duì)于每一輛汽車窗簾子模塊都在功能上做了詳細(xì)設(shè)計(jì)，介紹了系統(tǒng)的主控制電路、各個(gè)傳感器模塊和短距離Wi－Fi無(wú)線模塊［2］。在文章的結(jié)尾，將詳細(xì)解釋數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法。

2．1系統(tǒng)模塊組成與原理

硬件主要有光照強(qiáng)度檢測(cè)模塊、Wi－Fi通信模塊。汽車窗簾工作原理：分別在窗簾兩端固定兩個(gè)電機(jī)，接著每?jī)蓚€(gè)繼電器都控制一個(gè)電機(jī)。通過(guò)溫度傳感器檢測(cè)到溫度過(guò)高，其中兩個(gè)繼電器控制一個(gè)電機(jī)使其向一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)從而拉著窗簾走向另一端，打開(kāi)的時(shí)候，通過(guò)軟件頁(yè)面使兩個(gè)繼電器控制另一個(gè)電機(jī)反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，再把窗簾拉過(guò)去，從而實(shí)現(xiàn)窗簾的打開(kāi)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如1所示。

2．2硬件系統(tǒng)

2．2．1主控電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)本平臺(tái)提供的硬件數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)涉及到多種數(shù)據(jù)的采集、傳輸，因此系統(tǒng)應(yīng)該滿足安全、穩(wěn)定、低成本的開(kāi)發(fā)需求。最后對(duì)窗簾的系統(tǒng)還有在性能的表現(xiàn)進(jìn)行了概括，并且選擇了Rasp-berryPi［1，5］作為獲取有關(guān)硬件信息的主要主控制器。2．2．2Wi－Fi通信模塊系統(tǒng)通過(guò)短距離無(wú)線通信模塊對(duì)傳感器數(shù)據(jù)以及控制命令的傳輸，工作流程為：1）打開(kāi)Wi－Fi；2）給Wi－Fi模塊進(jìn)行上電，接著復(fù)位；3）SDIOrescan(SecureDigitalInputandOutputres-can數(shù)字輸入輸出掃描)識(shí)別出SDIO卡；4）加載以及驅(qū)動(dòng)模塊；5）接著進(jìn)行驅(qū)動(dòng)注冊(cè)；6）然后進(jìn)行下載，再燒錄到模塊，注冊(cè)網(wǎng)卡，對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及函數(shù)進(jìn)行初始化；7）對(duì)網(wǎng)卡設(shè)置參數(shù)；8）對(duì)周圍網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行掃描；9）掃描成功后連接到AP；10）動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議（DHCP）。SOCKET由上層創(chuàng)建，網(wǎng)卡由IOCTL功能操作。每送出一個(gè)參數(shù)都由結(jié)構(gòu)體完成，上述返回的結(jié)果也需通過(guò)結(jié)構(gòu)體［3］這個(gè)橋梁。如圖2所示。2．2．3直流步進(jìn)電機(jī)電機(jī)工作：當(dāng)一個(gè)信號(hào)脈沖由直流電動(dòng)機(jī)發(fā)出時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)獲得一個(gè)位置增量，并且隨之所產(chǎn)生的角位移量與傳輸?shù)拿}沖數(shù)成正比［4］。再通過(guò)電機(jī)控制綁在窗簾兩端的繩子，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)拉動(dòng)繩子帶動(dòng)窗簾。如圖3所示。2．2．4光照傳感器模塊光照傳感器采用熱點(diǎn)效應(yīng)原理，用途主要是檢測(cè)光照，將太陽(yáng)發(fā)出的熱量值轉(zhuǎn)換成電壓，當(dāng)外界溫度過(guò)高時(shí)會(huì)使其電壓值過(guò)高，從而將數(shù)據(jù)傳給主控芯片，工作流程如圖4所示

2．3軟件系統(tǒng)

2．3．1數(shù)據(jù)跟蹤的設(shè)計(jì)以及實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)采用ESP8266模塊并與后端服務(wù)器建立對(duì)等連接以及數(shù)據(jù)上傳。服務(wù)器驗(yàn)證客戶端上傳的數(shù)據(jù)并通過(guò)審核。當(dāng)通過(guò)由傳感器模塊采集到的數(shù)據(jù)超過(guò)或者低于預(yù)定值時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉窗簾。如圖5所示。2．3．2Web頁(yè)面應(yīng)用端Web頁(yè)面運(yùn)用H5、CSS3、JavaScript開(kāi)發(fā)出靜態(tài)頁(yè)面，數(shù)據(jù)庫(kù)使用MySQL等實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)連接和處理。系統(tǒng)后端的數(shù)據(jù)檢索和處理是結(jié)合Python的全棧框架（Django）實(shí)現(xiàn)的。數(shù)據(jù)庫(kù)從溫濕度傳感器獲取數(shù)據(jù)，與外界溫度進(jìn)行比較，超過(guò)定值觸發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)頁(yè)面按鈕向后端發(fā)請(qǐng)求，后端接受并處理進(jìn)而控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)窗簾閉合。2．3．3數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)方面，MySQL被數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)從光傳感器接收溫度數(shù)據(jù)，并從表格的應(yīng)用程序頁(yè)面中的關(guān)閉按鈕記錄背景數(shù)據(jù)。從而增加了速度的提取和靈活性。

3系統(tǒng)調(diào)試

硬件模塊和軟件模塊分開(kāi)調(diào)試。（1）硬件功能測(cè)試裝置中電機(jī)的作用，裝置被觸發(fā)時(shí)，帶動(dòng)電機(jī)工作，兩端的兩個(gè)電機(jī)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)其兩端所綁定的窗簾掛繩，以實(shí)現(xiàn)汽車窗簾的開(kāi)與閉。（2）軟件測(cè)試界面：Web手機(jī)界面也是系統(tǒng)的功能之一。每次點(diǎn)擊界面的控制按鈕都會(huì)向后臺(tái)發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求，從而觸發(fā)設(shè)備運(yùn)行［6］，并且還可以通過(guò)Web界面查看實(shí)時(shí)狀態(tài)。至此，基于樹(shù)莓派的汽車窗簾研究工作已經(jīng)基本完成，最后是對(duì)硬件和軟件部分中的功能進(jìn)行一系列的測(cè)試，以保證模塊功能的完整性與執(zhí)行的可靠性。

4結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的汽車窗簾系統(tǒng)［7］，該系統(tǒng)采用短距離無(wú)線通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了自主控制窗簾開(kāi)與閉合功能。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，每一個(gè)模塊功能大體上已經(jīng)完成。用戶可以根據(jù)自己的需要設(shè)定窗簾的狀態(tài)。后續(xù)可以進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)模塊細(xì)分，以及把前端［8］頁(yè)面做得更加美觀，完善汽車窗簾的功能和修復(fù)問(wèn)題，讓用戶有更好的使用體驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

［1］王德慶．用Python玩轉(zhuǎn)樹(shù)莓派和MegaPi［M］．北京：清華大學(xué)出版社出版，2019

［2］朱玉杰，曹嘉平，高志勇．基于TRIZ理論的智能汽車窗簾設(shè)計(jì)［J］．重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)），2020，34（12）：53－58，79

［3］蘇賜民，譚志清，周祖彬，等．以WiFi為技術(shù)支持的智能窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］．電子世界，2019（14）：168－169

［4］魏志麗．PLC控制步進(jìn)伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)定位的幾種方法［J］．現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2017（4）：160，164

［5］陳建皓．樹(shù)莓派入門指南［M］．北京：人民郵電出版社，2014

［6］孫振利．電動(dòng)汽車智能交互設(shè)計(jì)研究［J］．藝術(shù)科技，2016，29（3）：91

［7］詹學(xué)海，邵清亮，張琪，等．基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能窗簾設(shè)計(jì)［J］．電子世界，2017（12）：83－84

［8］劉博文．深入淺出Vue．js［M］．北京：人民郵電出版社出版，2020

作者：連騰飛 喻恒 薛俊德 單位：平頂山學(xué)院信息工程學(xué)院