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智能婴儿车设计 王秋明 朱朝阳 徐秋雨 孙宇轩 新余学院 摘 要： 本项研究是基于 STC51 单片机制作新型安全智能婴儿车, 主要内容包括前期理论分析、实验材料及其方法、实验记结果及分析、结果讨论;描述智能婴儿车立项背景, 以及制作过程、制作模块划分;各模块的完成方法以及其所利用的电子元器件、传感器技术, 以及小组成员遇到的困难、尚未解决的问题;各方面的心得体会以及参考文献资料关键词： 传感器; STC51 单片机; 应用模块; 作者简介：王秋明 (1997-) , 男, 江西九江人, 本科研究方向:电子信息工程The Design of Intelligent Baby CarriageWang Qiuming Zhu Zhaoyang Xu Qiuyu Sun Yuxuan Xinyu University; Abstract： This research is based on the STC51 single chip microcomputer to make a new safe intelligent baby carriage. The main contents include the theoretical analysis of the earlier stage, the experimental materials and methods, the results and analysis of the experiment, and the results discussed. The paper describes the smart stroller project background, as well as the production process, production module division, the completion of each module, as well as the electronic components used, sensor technology, and the difficulties encountered by members of the group, unresolved issues, various aspects of experience, as well as reference materials.Keyword： sensor; STC51 SCM; application module; 1 引言现如今, 随着生活水平的提高, 市场上婴儿车种类越来越多。

但是还有很多方面存在不足, 比如使用范围小、适应年龄段窄、携带不方便、十分笨重等, 最重要的是不够智能充分考虑实用性、便携性, 本文设计了一款家庭机械装置——智能婴儿车智能婴儿车的设计来源在于当前市场上几乎没有智能婴儿车, 根据调查显示普通婴儿车功能较少, 存在滑车甚至孩子被抱走等风险所以推车出户的家长越来越少, 因为安全得不到保障这款智能婴儿车不仅可以放于室内作为 1 岁以下婴儿的学步车, 还可以作为带婴儿外出游玩、购物时的婴儿车且本项设计增加了尿湿检测、体温检测以及安全监测功能和声音传感技术, 且更是加入了独特的音乐报警模块, 做到即使家长不在婴儿身边也可保障婴儿的人身安全同时, 本设计也能实时监控婴儿的身体状况, 方便家长照顾婴儿, 使婴儿更健康地成长而且, 本设计也适应了现代社会追求人性设计的趋势和人们追求未来幸福生活的主题2 功能分析本设计以婴儿车的“智能”为出发点针对婴儿生理行为以及周边环境变化设计出能够作出智能决策的婴儿车, 该智能婴儿车实现简单、方便照顾婴儿, 减轻了婴儿看护者的劳动负担, 提高了现代家庭的生活质量本设计以 STC89C51 单片机为核心, 采用温度检测、湿度检测、气体检测等传感器模块对婴儿所处环境进行监测及报警;利用噪音传感器监测婴儿的生理状态, 同时结合音乐芯片, 来对婴儿进行智能安抚。

2.1 安全功能婴儿是没有安全意识的, 很容易会让坏人有机可乘, 为了降低孩子被抱走的概率, 确保孩子安全, 必须要保证其在大人的视野范围以内, 超过一定的安全距离, 车就会报警2.2 检测功能测试婴儿的体温以及周围空气湿度, 光靠大人的感觉是不可靠的, 因此, 要用到温度、湿度超限报警器电路当婴儿体温或者周围空气湿度不正常时, 婴儿车就会发出声音提醒2.3 监护功能婴儿哭闹时婴儿车前面的玩具听到后会发出声音, 且还能奏出一曲优美的音乐3 设计材料和设计方法简析安全功能模块采用蓝牙防丢器原理制成, 该蓝牙防丢器是基于单模式蓝牙4.0cc2540 芯片开发设计, 以通信时的信号强度 (RSSI) 为参考, 设定一定的参考距离, 超出设定距离即可发出丢失报警蓝牙防丢器使婴儿车及婴儿、监护人之间相互串接, 实现监护人与婴儿车之间双项防丢功能检测功能中使用到温湿度传感器 DHT11, 之所以选用这个传感器, 是因为 DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术, 确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性传感器包括一个电阻式感湿元件和一个 NTC 测温元件, 并与一个高性能 8 位单片机相连接。

因此, 这块芯片具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点每个 DHT11 传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准校准系数以程序的形式储存在 OTP 内存中, 传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数单线制串行接口, 使系统集成变得简易快捷超小的体积、极低的功耗, 信号传输距离可达 20 米以上, 使其成为各类应用场合的最佳选择同时, 传感器为 3 针单排引脚封装, 连接方便使用这款传感器制成温度及湿度检测模块, 利用 A/D 转换器将检测的模拟信号转化为数字信号, 处理数字信号后, 利用总集成模块统一控制监护功能使用 GD5801 芯片, GD5801 是一个提供串口的 MP3 芯片, 完美集成了MP3、WMV 的硬解码, 通过简单的串口令即可以完成播放指定音乐的功能, 不用过于繁琐的底层操作, 使用方便、稳定性强是这块芯片最大的特点另外, 该芯片也是深度定制的产品, 专为固定语音播放领域开发的低成本解决方案, 稳定可靠, 这也是监护模块选用这个芯片的最大原因总集成模块为 STC404 单片机控制报警模块, STC89C51 单片机作为总控制芯片其中 51 单片机集成功能相对较少, 但是运用于本产品设计尚可, 利用单项串行口作为传感器转入模拟信号接收端口, 通过单片机内部程序判断输入数值是否符合程序判断条件, 若符合, 则在另一串行口输出控制命令, 触发 STC404 芯片控制的 MP3 报警模块发出警报提醒或者发出优美的音乐安抚婴儿。

4 产品模块分析安全模块利用蓝牙防丢器结合 STC404 单片机控制报警部分, 安装后能准确完成指定距离内的婴儿安全监测功能当婴儿距离家长超过默认设定的安全距离时, 会从智能婴儿车端口发送信息至家长, 这样家长会发出警报, 提醒家长注意婴儿的位置, 这样就大大降低了家长没注意孩子距离自己的位置而出现危险的概率;检测功能模块利用温湿度传感器 DHT11, 监测模块会周期性监测婴儿的体温, 当检测到婴幼儿体温过高超过预警温度时, 说明婴儿身体出现状况, 这时如果家长没有及时发现婴儿的身体异常的状况, 婴儿车温度端口会发出警报来提醒家长婴儿体温不正常, 需要注意婴儿的身体状况, 这种及时的提醒功能可以帮助家长及时发现婴儿身体异常状况, 及时作出反应和处理;或者当婴儿出现尿湿的情况时, 婴儿车也会发出特定的报警音提醒家长需要为婴儿更换衣服, 让婴儿能及时更换衣服, 也让家长清楚知道婴儿出现了什么状况, 并及时作出反应和处理功能方面, 温湿度传感器 DHT11 能较准确实现功能, 满足本设计需求监护功能使用 GD5801 芯片, 再将各部分数据集结于单片机 STC89C51, 当有异响或者婴儿哭闹时, 监护功能模块会实现检测判断功能, 当监护功能模块检测确认为是婴儿哭闹时, 说明婴儿处于不舒服状态, 需要安抚, 在没有家长陪同呵护安抚的情况下, 该监护功能模块能准确放出预设好的优美音乐让婴儿及时得到安抚。

5 原理框图原理框图如图 1 所示:图 1 原理框图 下载原图6 结语当前单片机技术非常成熟, 本文分析了一款利用 STC51 单片机制作完成的智能婴儿车其中电控设计部分包括声控模块、温湿度传感模块、报警模块、防丢模块等婴儿车由几个传感器采集数据, 利用 STC51 单片机进行数据处理, 实现温湿度报警、智能安抚等功能而电源部分采用 8 V 可充电绿色电源进行供电, 节能环保参考文献[1]张毅刚.单片机原理与应用设计 (C51 编程+Proteus 仿真) (第二版) [M].北京:电子工业出版社, 2015. [2]高西全.数字信号处理 (第四版) [M].西安:西安电子科技大学出版社, 2016. [3]胡宴如.模拟电子技术 (第四版) [M].北京:高等教育出版社, 2013. [4]李丽敏, 张玲玉.数字电子技术[M].北京:清华大学出版社, 2015. [5]吴建平.传感器原理及应用 (第三版) [M].北京:机械工业出版社, 2016. 。