貴州商學(xué)院 何文華

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遠程智能嬰兒床研究設(shè)計

貴州商學(xué)院 何文華

【摘要】現(xiàn)如今，微電子技術(shù)發(fā)展較為迅速，電子產(chǎn)品的智能化水平以及家具的智能化水平也越來越高，給人們的生活帶來了極大的便利。嬰兒床作為每個新生兒的父母的必需品，為了有效解決父母跟嬰兒之間生物鐘不一致的情況，本文主要以AT89C52單片機為核心，利用一系列的傳感器監(jiān)測熟睡中的嬰兒，利用傳統(tǒng)的系統(tǒng)以及音樂播放系統(tǒng)處理并調(diào)節(jié)好嬰兒半夜哭鬧的問題，使得嬰兒的睡眠環(huán)境有所改善，從而有效提高父母和嬰兒的睡眠質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】遠程智能；嬰兒床；研究設(shè)計

0 引言

隨著智能家居的不斷實現(xiàn)，遠程智能嬰兒床也更受人們的關(guān)注。嬰兒常會在半夜啼哭，而父母大部分是白天工作而晚上又要照顧嬰兒，更加疲憊，但設(shè)計的傳統(tǒng)的嬰兒床都十分的簡單，功能單一，難以對父母照顧小孩起到一定的幫助，而近年來隨著遠程智能嬰兒床的問世，為新生兒父母們提供了較多的便利。

1 該遠程智能嬰兒床的設(shè)計內(nèi)容

此遠程智能嬰兒床設(shè)計時使用的是STC8952單片機系列，該系統(tǒng)中主要包含有以下集中芯片：（1）一塊單片機芯片；（2）一塊實現(xiàn)MP3解碼的芯片；（3）一塊視頻傳輸模塊。系統(tǒng)中還包含有兩個感應(yīng)器，即濕度感應(yīng)器以及溫度感應(yīng)器，可以對嬰兒床內(nèi)的濕度進行感應(yīng)，當(dāng)濕度一定時，可以發(fā)出警告告知父母。而溫度感應(yīng)器則根據(jù)嬰兒床周邊環(huán)境溫度的變化而對風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)，以便嬰兒能夠時刻感受到的風(fēng)速較為適合。對按鍵進行設(shè)定，設(shè)置好嬰兒床自動搖擺時間以及自動播放音樂的時間，以便當(dāng)嬰兒哭鬧時，床能夠自動進行搖擺，并且音樂播放，即使無人在旁邊看守，嬰兒也能夠安心入眠。而當(dāng)嬰兒尿床時，系統(tǒng)會自動發(fā)出語音播報，能夠有效實現(xiàn)智能化，有效節(jié)省了大量的時間，還能夠隨時掌握好嬰兒的情況，此外，在該系統(tǒng)中連接上無線視頻監(jiān)控，利用上位機遠程控制電機對攝像頭進行控制，攝像頭會左右進行搖擺，實時監(jiān)控嬰兒的狀況。嬰兒床中具有的LCD12864顯示電子萬年歷，能夠?qū)崟r的顯示溫度，以便能夠?qū)﹂_啟和關(guān)閉嬰兒床的時間進行設(shè)置。

2 嬰兒床系統(tǒng)的設(shè)計構(gòu)思以及原則

2.1 設(shè)計構(gòu)思

遠程智能嬰兒床系統(tǒng)主要由兩部分組成，即機械部分和電路部門。在機械部分的床架下四個角處安裝滑輪，并且在床架內(nèi)安裝一個小吊床。將吊床的一端跟傳動桿相連接，并在轉(zhuǎn)軸上固定好傳動桿，而后將擺桿跟傳動軸進行連接。而從動桿要跟吊床的另外一端進行連接，在轉(zhuǎn)軸上固定好從動桿，而在床架上固定好轉(zhuǎn)軸。在床架上安裝好電路控制部分，該控制部分主要由元器件和傳感器組成。遠程智能嬰兒床摒棄了原先四腿固定的方式，并在床架上安裝輪活動式的四腿，當(dāng)嬰兒哭鬧時能夠自動進行搖床。而遠程智能嬰兒床能夠?qū)φZ音進行識別，分辨出時大人還是小孩的聲音，從而做出是否需要搖床的判斷，并且按照孩子哭聲的大小對搖床的速度進行控制。與此同時，此系統(tǒng)具有的尿床報警功能，能夠通過系統(tǒng)中的蜂鳴器報警并且在LED上顯示出來，告知父母是否尿床。遠程智能嬰兒床可以說是在技術(shù)上有了革命性的突破，結(jié)構(gòu)也更為簡單，更為實用，有效減輕了父母之間的負擔(dān)。

2.2 該系統(tǒng)設(shè)計的主要原則

2.2.1 傳感器的準確性

駐極體話筒感應(yīng)嬰兒哭聲的靈敏性與準確性，靈敏性容易，準確性關(guān)鍵是帶通濾波器的設(shè)定。因為嬰兒哭聲頻率在500Hz 左右，而潛在的干擾源即一般的說話聲音在100Hz 左右，腳步聲頻率更低。頻率相差不大，二階有源帶通濾波的衰減特性難以滿足要求。為此要把帶通濾波增到四階甚至是八階。

2.2.2 搖動模塊的舒適性

嬰兒睡在床上要搖的舒適才可以，這對搖動的頻率幅度有要求。開始要慢慢的搖，放出來的音樂也要慢慢的增大，不能驚嚇?gòu)雰骸Ｏ笫幥锴菢拥膿u擺，還是跌宕起伏的搖擺， 或者是有其他更好的方法，當(dāng)嬰兒在樂曲中入睡后還放多久的音樂搖多久都要進行思考。人性化設(shè)計，讓孩子的父母或家人易學(xué)易用。另外嬰兒床外觀要做到美觀、高雅。

3 機構(gòu)設(shè)計方案

在進行遠程智能嬰兒床的機構(gòu)設(shè)計時，要對系統(tǒng)的穩(wěn)定性，便利性進行全方面的考慮，并且以期能夠更好的節(jié)約時間，本系統(tǒng)機構(gòu)在對市場上已有的嬰兒床進行了參考，而后將電磁鐵和霍爾傳感器安裝在了搖床和主床之間，通過對電磁鐵的磁力大小進行控制，有效實現(xiàn)嬰兒床能夠穩(wěn)定的、勻速的搖擺。保證了嬰兒的睡眠，使其不受外界影響。一旦嬰兒熟睡后，對電磁鐵的磁力進行調(diào)節(jié)，使其處于零位，這樣嬰兒床就能夠保持靜止。整個嬰兒床的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計分為搖床部分和主床部分，并通過凸起的半圓對蚊帳進行支撐。

4 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

遠程的視頻監(jiān)控發(fā)揮作用的主要在于其能夠利用攝像頭對圖片進行收集，并由芯片對其進行處理，再經(jīng)由上位機進行數(shù)據(jù)匯集成圖像顯示出來。

4.1 設(shè)計MP3解碼電路

MP3解碼器主要是從貯體上取出MP3音樂文件，并在解碼芯片中解讀出存儲器中的信號，并對信號實施解碼。而后將這些數(shù)字信號利用數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換層模擬信號，將通過轉(zhuǎn)換的模擬音頻進行放大，通過濾波后傳送到耳機的輸出口，輸出來的即是能夠所聽到的音樂。

4.2 設(shè)計時鐘芯片電路

設(shè)計DS1302時鐘芯片的電路原理圖較為簡單，但其應(yīng)用較為廣泛，一顆3V紐扣電池當(dāng)作備用的電池，一旦將備用的電池連接后，設(shè)備就會工作，并且時間會自動更新。

4.3 設(shè)計搖擺驅(qū)動電路

此遠程智能嬰兒床設(shè)計系統(tǒng)中搖床部分主要利用的是電磁能夠產(chǎn)生的極性不同從而能夠搖動床。并且為了對磁力的大小進行控制則可以對電壓的變化進行控制，確保搖床在搖擺過程中，搖擺的幅度能夠跟隨

著電壓的變化而發(fā)生變化，而利用電磁原理使得搖床能夠平穩(wěn)的進行搖擺，靈活性較高。避免了機械搖擺的生硬性，產(chǎn)生的噪音較小，有利于小孩安然入眠。電磁電路遠用的是通過線圈通電后而產(chǎn)生磁力。

4.4 設(shè)計尿濕檢測電路

遠程智能嬰兒床的尿濕檢測電路使用的是濕度傳感器，此模塊具有簡潔以及便利的優(yōu)點，所涉及到的程序較為簡單，對于精度的要求也較低。一旦床內(nèi)有水出現(xiàn)，通過系統(tǒng)中的電壓比較器進行對比，確保有水和沒水，而輸出的方式采用的是高低電平的方式，此設(shè)計值要對嬰兒是否尿床進行檢測即可，一旦在感應(yīng)器電路中黏上了嬰兒的尿，就會發(fā)出報警信號。

4.5 設(shè)計風(fēng)扇的電路

風(fēng)扇的設(shè)計目的在于能夠為嬰兒提供一個更加舒適的睡覺環(huán)境，其中所使用到的電機即為市場上較為普遍的一個直流電機，此外增加一個外殼和和扇葉，利用ln298來進行驅(qū)動，并跟18B20溫度傳感器相結(jié)合。一旦溫度有變化，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速也會自動的發(fā)生改變，確保嬰兒能始終處于一個合適的風(fēng)速下。

5 設(shè)計軟件

軟件部分的功效是要跟硬件電路相互配合的使用的，對整個系統(tǒng)進行智能化的控制，以便能夠發(fā)揮預(yù)定設(shè)計好的功效。實現(xiàn)要對硬件的電路設(shè)計進行確定，而后再對相應(yīng)的軟件進行編程。按照軟件所具有的功能對其進行劃分，將其分為主程序以及執(zhí)行程序。軟件中的主程序時該控制系統(tǒng)的核心所在，對各個模塊起到執(zhí)行的功能，而程序的執(zhí)行則是用來實現(xiàn)模塊的功能。在本作品的全部的功能中，軟件的設(shè)計是讓AT89S52單片機接收外部的信息，接收到信號后就控制驅(qū)動相關(guān)執(zhí)行模塊動作。還可以通過無線遙控進行遠程操作。

6 結(jié)語

本遠程嬰兒監(jiān)控系統(tǒng)，經(jīng)過了多次的調(diào)試，最終能按照原先的設(shè)定要求實現(xiàn)各個功能。其主要技術(shù)有：①能通過無線視頻監(jiān)控，實現(xiàn)遠距離查看小孩情況；②通過上位機來控制搖床，放歌等；③能按鍵跟上位機同步使用；④具有風(fēng)扇功能；⑤具有日歷顯示功能；⑥具有尿濕檢測功能。

參考文獻

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