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摘要：智能汽車窗簾主要解決的是免于手動的關閉并增加應用端Web頁面加以控制，設計的汽車窗簾裝置是基于樹莓派作為主控芯片并且能夠通過手機移動界面按鈕控制窗簾的狀態，用戶可以通過手機頁面中的關閉按鈕加以控制，利用光照傳感器識別外界溫度觸發電機拉伸汽車窗簾。

關鍵詞：汽車窗簾；手機移動界面；光照傳感器

近年來人們對汽車要求普遍提高還有對個人隱私保護意識的增強，汽車窗簾逐漸被人們廣泛接受。作為汽車智能控制與人機交互的載體，智能汽車窗簾的智能化和自動化設計和研發尤為重要。目前來說，許多具有某種特定功能的智能窗簾被設計出來。例如，利用藍牙通信實現無線控制，以Wi－Fi技術為支持、以無線路由器通信模塊為輔助調節窗簾的打開和閉合，利用Wi－Fi無線通信技術實現對窗簾的智能控制。但是現有的汽車窗簾功能較為狹隘，既不能完全滿足乘員的個性化需求，又無法根據汽車周圍的環境變化和乘員的活動狀態變化進行有效的智能控制。在經濟高速發展和車載智能交互系統迅速興起的大潮下，人們對駕乘體驗有了更高的追求，專門的汽車窗簾隨之出現并且不斷發展，從單純作為保護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。本文介紹一種結合手動與應用端頁面交互的汽車窗簾的設計與實現。

1系統需求

整個系統需求大體上是角色分析：1）手動上，用戶通過移動手機端界面調控窗簾。2）自動上，當光照傳感器檢測到外界溫度過高達到預定值時，就會觸發裝置，進而帶動電機使窗簾伸展。3）在性能上，該汽車窗簾簡小便捷，上手體驗效果很好，很安全，硬件方面不會對人造成威脅，還有可擴展性，后期可以對其增加一些其他功能模塊，保證能夠與時俱進，帶來更好的用戶體驗。4）窗簾定義：車窗就是安裝在汽車玻璃內測能夠達到隔絕外界熱氣，遮擋陽光，還有保護個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，本系統針對廣大用戶，各年齡段用戶都可輕易使用，操作簡單，復雜性低。無論任何時候都可有效保護自己隱私，并且自動化程度高，在無線控制等方面有著明顯的效果。

1．2設計的可行性分析

系統利用前端和后端相輔相成的方式開發。前端選用js進行頁面的編寫，后臺使用基于Python的編程，采用分布式服務器進行處理。數據庫采用MySQL對表中數據進行存儲。在技術上使用了當前成熟的物聯網通信、傳感器組網、短距離無線通信技術等，例如光照強度傳感器，就是通過收集太陽在其表面被照明程度的量來作用。

2系統的實現與詳細設計

本文對于每一輛汽車窗簾子模塊都在功能上做了詳細設計，介紹了系統的主控制電路、各個傳感器模塊和短距離Wi－Fi無線模塊［2］。在文章的結尾，將詳細解釋數據庫設計方法。

2．1系統模塊組成與原理

硬件主要有光照強度檢測模塊、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電機，接著每兩個繼電器都控制一個電機。通過溫度傳感器檢測到溫度過高，其中兩個繼電器控制一個電機使其向一個方向轉動從而拉著窗簾走向另一端，打開的時候，通過軟件頁面使兩個繼電器控制另一個電機反方向轉動，再把窗簾拉過去，從而實現窗簾的打開。系統結構圖如1所示。

2．2硬件系統

2．2．1主控電路的設計與實現本平臺提供的硬件數據采集系統涉及到多種數據的采集、傳輸，因此系統應該滿足安全、穩定、低成本的開發需求。最后對窗簾的系統還有在性能的表現進行了概括，并且選擇了Rasp-berryPi［1，5］作為獲取有關硬件信息的主要主控制器。2．2．2Wi－Fi通信模塊系統通過短距離無線通信模塊對傳感器數據以及控制命令的傳輸，工作流程為：1）打開Wi－Fi；2）給Wi－Fi模塊進行上電，接著復位；3）SDIOrescan(SecureDigitalInputandOutputres-can數字輸入輸出掃描)識別出SDIO卡；4）加載以及驅動模塊；5）接著進行驅動注冊；6）然后進行下載，再燒錄到模塊，注冊網卡，對數據結構以及函數進行初始化；7）對網卡設置參數；8）對周圍網絡進行掃描；9）掃描成功后連接到AP；10）動態主機配置協議（DHCP）。SOCKET由上層創建，網卡由IOCTL功能操作。每送出一個參數都由結構體完成，上述返回的結果也需通過結構體［3］這個橋梁。如圖2所示。2．2．3直流步進電機電機工作：當一個信號脈沖由直流電動機發出時，系統就會獲得一個位置增量，并且隨之所產生的角位移量與傳輸的脈沖數成正比［4］。再通過電機控制綁在窗簾兩端的繩子，電機轉動時拉動繩子帶動窗簾。如圖3所示。2．2．4光照傳感器模塊光照傳感器采用熱點效應原理，用途主要是檢測光照，將太陽發出的熱量值轉換成電壓，當外界溫度過高時會使其電壓值過高，從而將數據傳給主控芯片，工作流程如圖4所示

2．3軟件系統

2．3．1數據跟蹤的設計以及實現本系統采用ESP8266模塊并與后端服務器建立對等連接以及數據上傳。服務器驗證客戶端上傳的數據并通過審核。當通過由傳感器模塊采集到的數據超過或者低于預定值時，自動關閉窗簾。如圖5所示。2．3．2Web頁面應用端Web頁面運用H5、CSS3、JavaScript開發出靜態頁面，數據庫使用MySQL等實現網絡數據庫連接和處理。系統后端的數據檢索和處理是結合Python的全棧框架（Django）實現的。數據庫從溫濕度傳感器獲取數據，與外界溫度進行比較，超過定值觸發電機轉動。通過頁面按鈕向后端發請求，后端接受并處理進而控制電機轉動，實現窗簾閉合。2．3．3數據庫設計在存儲數據方面，MySQL被數據庫存儲為關系數據庫管理系統。關系數據庫從光傳感器接收溫度數據，并從表格的應用程序頁面中的關閉按鈕記錄背景數據。從而增加了速度的提取和靈活性。

3系統調試

硬件模塊和軟件模塊分開調試。（1）硬件功能測試裝置中電機的作用，裝置被觸發時，帶動電機工作，兩端的兩個電機方向轉動，從而帶動其兩端所綁定的窗簾掛繩，以實現汽車窗簾的開與閉。（2）軟件測試界面：Web手機界面也是系統的功能之一。每次點擊界面的控制按鈕都會向后臺發送數據請求，從而觸發設備運行［6］，并且還可以通過Web界面查看實時狀態。至此，基于樹莓派的汽車窗簾研究工作已經基本完成，最后是對硬件和軟件部分中的功能進行一系列的測試，以保證模塊功能的完整性與執行的可靠性。

4結束語

本文設計了一種基于物聯網的汽車窗簾系統［7］，該系統采用短距離無線通訊技術，實現了自主控制窗簾開與閉合功能。系統的設計已經接近尾聲，每一個模塊功能大體上已經完成。用戶可以根據自己的需要設定窗簾的狀態。后續可以進行優化，對模塊細分，以及把前端［8］頁面做得更加美觀，完善汽車窗簾的功能和修復問題，讓用戶有更好的使用體驗。

參考文獻

［1］王德慶．用Python玩轉樹莓派和MegaPi［M］．北京：清華大學出版社出版，2019

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

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

［4］魏志麗．PLC控制步進伺服電機實現定位的幾種方法［J］．現代制造技術與裝備，2017（4）：160，164

［5］陳建皓．樹莓派入門指南［M］．北京：人民郵電出版社，2014

［6］孫振利．電動汽車智能交互設計研究［J］．藝術科技，2016，29（3）：91

［7］詹學海，邵清亮，張琪，等．基于物聯網技術的智能窗簾設計［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：平頂山學院信息工程學院