基于单片机的全自动防晒、防雨车衣

王钰，史道玲

（安徽新华学院，安徽合肥,230088）

0 引言

日常生活中，无论是私家汽车还是自行车，以及暴露街头的新兴共享单车、电动汽车，在下雨天或者暴晒的情况下车身都得不到很好的保护，极大的影响了车辆的使用寿命。而车衣的使用则有效地解决了这一问题。作为汽车配套的外置式用品，通过特殊材料制成的遮阳罩可将车辆的全身进行覆盖，从而阻止阳光直射或雨水冲刷，在一定程度上保护车辆、延长车辆的使用寿命。

但是，目前市面上常见的车衣多是像口袋一样，把车子裹得严严实实，晴天不透气，雨天收放时又不够方便快捷，严重影响用户的体验。该款智能化车衣以STC89C52单片机为主控制器，通过电机和气泵固定安装在汽车的顶部，在汽车停止行驶的情况下利用相关的传感器自行感知周边环境的温湿度以及光照值，自主或通过遥控器自行打开或关闭车衣，实现了车衣的自动化、智能化收放，摆脱了传统车衣人工收缩的不方便性，同时采用新型纳米阻燃材质制作也提升了其使用寿命和透气性。

1 系统总体设计

本设计以STC89C52单片机为控制中心，首先通过安装在车辆内部的人体感应器和加速度传感器来感应车内是否有人，从而判断车辆是否处于停止行驶的状态；再利用雨滴传感器、温度传感器，采集车身温度及环境降雨情况；利用光敏电阻判断光照强度，并将采集的数据传输给单片机[1]。单片机在接收到如下数据后，如雨水量、温度、光照强度超过警戒值时，对电机驱动装置发出正转指令，实现智能车衣的自动打开；而当雨水量、温度、光照强度低于警戒值时，对电机驱动装置发出反转指令，实现智能车衣的自动收缩。该智能车衣不仅能够实现依据环境采集值实现自动开、关；还能通过蓝牙装置，利用手机APP实现车主随时需要收缩车衣进入车内启动车辆的需要；同时，为提升车衣使用的灵活性和可靠性，本设计还可利用按键实现对车衣的手动收放，尤其是在智能化自动控制出现故障时，此功能尤其凸显其实用性和必要性。

此外，设计还增添了故障排除模块，使得车衣受损时能及时得到维修。车衣选择透气性好、耐磨性高、可双面使用的纳米阻燃布料制作，且利用太阳能电池板，为整个系统提供稳定的电流，实现绿色、环保的设计要求。

2 硬件电路的设计

以STC89C52单片机为控制中心，其最小系统包括电源电路、晶振电路和复位电路，从而控制各功能模块正常工作[2]。单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。

温度传感器DS18B20是一种可以实现-55℃～+125℃的常用数字温度测量设备，抗干扰能力很强，能够实现多点测量。在本设计中主要用来测量车内的温度，当车内温度超过40℃时，传送指令给单片机要求打开车衣实现防晒功能。雨滴传感器YL-83由阻尼橡胶、压电元件、不锈钢振动板和相关集成电路组合而成，振动板接受雨滴的冲撞能量并以自身固有的频率进行弯曲振动，压电板将振动板接受到的应变转换成电压。因此，当振动板上没有雨水时，LM393电压比较器输出高电平；当振动板上有雨水滴落时，输出低电平[3]，从而准确判断是否降雨，是否需要自动收放车衣防雨。无极性光敏电阻5506，光照越强阻值越低，无光照时为高阻态，同样作为是否需要防晒的判断依据。

步进电机28BYJ-48是一种将电脉冲转化为角位移的执行元件，其依据指令实现的正反转操作能够实现车衣的展开和收缩。车衣采用纳米阻燃材质制作而成，轻薄透气，并在边沿处利用特殊材料制成可收缩的压边，当其需要使用时由步进电机通过正转自动向车顶四面展开，能够完全遮盖住车辆的车顶和所有门窗，有效护住车辆全身，实现较好的阻热、防晒和防雨的功能，并且由于压边的存在，完全贴合住车身，使其具有较好的牢固性和防风性；不用时，电机反向旋转实现车衣的自动收缩，并固定在车顶用来存放车衣的装置中。液晶显示屏LCD1602用来显示车身周边的各种环境采用值、蓄电池的存储电量和报警指示灯等情况，并且可及时上传到车主的手机APP界面，方便车主随时了解车辆的状况，在车主需要在打开车衣的情况下进入车辆时，可以通过手机操作界面人为的打开智能车衣方便其进入车辆。当人进入之后，车衣便会自行判断车辆将要行驶，便不会再自行打开车衣。当车衣出现智能故障时，手机界面会及时收到相应的报警信息，车主便可利用车顶收纳车衣的装置上的独立按钮式开关，人工控制车衣的使用，单次按下打开车衣，连续按两下车衣收缩。太阳能电池板通过光能转换将输出的电力储存在蓄电池中，供应整套系统在车辆停止行驶的状态下正常使用，环保又节能。系统总构成框图如图1所示。

图1 系统构成方框图

3 软件的设计与实现

系统软件程序的设计，是在Keil uVision4软件开发平台上利用C语言编写而成。整个软件设计由主程序和温度检测控制子函数、雨滴感应控制子函数、光敏电阻检测控制子函数、液晶屏显示子函数、步进电机子函数、按键输入子函数等程序组成。其中，系统主流程图如图2所示。

图2 系统主流程图

4 结束语

根据市场需求，设计一款基于单片机的全自动防晒、防雨车衣。该车衣具有如下特点：（1）利用STC89C52单片机实现车衣的自动化收放，解决传统车衣的收放不便性问题；（2）使用太阳能电池板，绿色环保；（3）设置故障排除模块、及时检测维修，提高车衣的使用寿命；（4）结构稳定，成本低，功能完善，实用性高等。该车衣在市场上有很大的应用价值，未来仍会对此设计进行深入研究，解决不足之处，完善系统。