远程智能婴儿床研究设计

贵州商学院 何文华



远程智能婴儿床研究设计

贵州商学院 何文华

【摘要】现如今，微电子技术发展较为迅速，电子产品的智能化水平以及家具的智能化水平也越来越高，给人们的生活带来了极大的便利。婴儿床作为每个新生儿的父母的必需品，为了有效解决父母跟婴儿之间生物钟不一致的情况，本文主要以AT89C52单片机为核心，利用一系列的传感器监测熟睡中的婴儿，利用传统的系统以及音乐播放系统处理并调节好婴儿半夜哭闹的问题，使得婴儿的睡眠环境有所改善，从而有效提高父母和婴儿的睡眠质量。

【关键词】远程智能；婴儿床；研究设计

0 引言

随着智能家居的不断实现，远程智能婴儿床也更受人们的关注。婴儿常会在半夜啼哭，而父母大部分是白天工作而晚上又要照顾婴儿，更加疲惫，但设计的传统的婴儿床都十分的简单，功能单一，难以对父母照顾小孩起到一定的帮助，而近年来随着远程智能婴儿床的问世，为新生儿父母们提供了较多的便利。

1 该远程智能婴儿床的设计内容

此远程智能婴儿床设计时使用的是STC8952单片机系列，该系统中主要包含有以下集中芯片：（1）一块单片机芯片；（2）一块实现MP3解码的芯片；（3）一块视频传输模块。系统中还包含有两个感应器，即湿度感应器以及温度感应器，可以对婴儿床内的湿度进行感应，当湿度一定时，可以发出警告告知父母。而温度感应器则根据婴儿床周边环境温度的变化而对风扇的转速进行调节，以便婴儿能够时刻感受到的风速较为适合。对按键进行设定，设置好婴儿床自动摇摆时间以及自动播放音乐的时间，以便当婴儿哭闹时，床能够自动进行摇摆，并且音乐播放，即使无人在旁边看守，婴儿也能够安心入眠。而当婴儿尿床时，系统会自动发出语音播报，能够有效实现智能化，有效节省了大量的时间，还能够随时掌握好婴儿的情况，此外，在该系统中连接上无线视频监控，利用上位机远程控制电机对摄像头进行控制，摄像头会左右进行摇摆，实时监控婴儿的状况。婴儿床中具有的LCD12864显示电子万年历，能够实时的显示温度，以便能够对开启和关闭婴儿床的时间进行设置。

2 婴儿床系统的设计构思以及原则

2.1 设计构思

远程智能婴儿床系统主要由两部分组成，即机械部分和电路部门。在机械部分的床架下四个角处安装滑轮，并且在床架内安装一个小吊床。将吊床的一端跟传动杆相连接，并在转轴上固定好传动杆，而后将摆杆跟传动轴进行连接。而从动杆要跟吊床的另外一端进行连接，在转轴上固定好从动杆，而在床架上固定好转轴。在床架上安装好电路控制部分，该控制部分主要由元器件和传感器组成。远程智能婴儿床摒弃了原先四腿固定的方式，并在床架上安装轮活动式的四腿，当婴儿哭闹时能够自动进行摇床。而远程智能婴儿床能够对语音进行识别，分辨出时大人还是小孩的声音，从而做出是否需要摇床的判断，并且按照孩子哭声的大小对摇床的速度进行控制。与此同时，此系统具有的尿床报警功能，能够通过系统中的蜂鸣器报警并且在LED上显示出来，告知父母是否尿床。远程智能婴儿床可以说是在技术上有了革命性的突破，结构也更为简单，更为实用，有效减轻了父母之间的负担。

2.2 该系统设计的主要原则

2.2.1 传感器的准确性

驻极体话筒感应婴儿哭声的灵敏性与准确性，灵敏性容易，准确性关键是带通滤波器的设定。因为婴儿哭声频率在500Hz 左右，而潜在的干扰源即一般的说话声音在100Hz 左右，脚步声频率更低。频率相差不大，二阶有源带通滤波的衰减特性难以满足要求。为此要把带通滤波增到四阶甚至是八阶。

2.2.2 摇动模块的舒适性

婴儿睡在床上要摇的舒适才可以，这对摇动的频率幅度有要求。开始要慢慢的摇，放出来的音乐也要慢慢的增大，不能惊吓婴儿。象荡秋千那样的摇摆，还是跌宕起伏的摇摆， 或者是有其他更好的方法，当婴儿在乐曲中入睡后还放多久的音乐摇多久都要进行思考。人性化设计，让孩子的父母或家人易学易用。另外婴儿床外观要做到美观、高雅。

3 机构设计方案

在进行远程智能婴儿床的机构设计时，要对系统的稳定性，便利性进行全方面的考虑，并且以期能够更好的节约时间，本系统机构在对市场上已有的婴儿床进行了参考，而后将电磁铁和霍尔传感器安装在了摇床和主床之间，通过对电磁铁的磁力大小进行控制，有效实现婴儿床能够稳定的、匀速的摇摆。保证了婴儿的睡眠，使其不受外界影响。一旦婴儿熟睡后，对电磁铁的磁力进行调节，使其处于零位，这样婴儿床就能够保持静止。整个婴儿床的机械结构设计分为摇床部分和主床部分，并通过凸起的半圆对蚊帐进行支撑。

4 系统硬件电路设计

远程的视频监控发挥作用的主要在于其能够利用摄像头对图片进行收集，并由芯片对其进行处理，再经由上位机进行数据汇集成图像显示出来。

4.1 设计MP3解码电路

MP3解码器主要是从贮体上取出MP3音乐文件，并在解码芯片中解读出存储器中的信号，并对信号实施解码。而后将这些数字信号利用数模转换器转换层模拟信号，将通过转换的模拟音频进行放大，通过滤波后传送到耳机的输出口，输出来的即是能够所听到的音乐。

4.2 设计时钟芯片电路

设计DS1302时钟芯片的电路原理图较为简单，但其应用较为广泛，一颗3V纽扣电池当作备用的电池，一旦将备用的电池连接后，设备就会工作，并且时间会自动更新。

4.3 设计摇摆驱动电路

此远程智能婴儿床设计系统中摇床部分主要利用的是电磁能够产生的极性不同从而能够摇动床。并且为了对磁力的大小进行控制则可以对电压的变化进行控制，确保摇床在摇摆过程中，摇摆的幅度能够跟随

着电压的变化而发生变化，而利用电磁原理使得摇床能够平稳的进行摇摆，灵活性较高。避免了机械摇摆的生硬性，产生的噪音较小，有利于小孩安然入眠。电磁电路远用的是通过线圈通电后而产生磁力。

4.4 设计尿湿检测电路

远程智能婴儿床的尿湿检测电路使用的是湿度传感器，此模块具有简洁以及便利的优点，所涉及到的程序较为简单，对于精度的要求也较低。一旦床内有水出现，通过系统中的电压比较器进行对比，确保有水和没水，而输出的方式采用的是高低电平的方式，此设计值要对婴儿是否尿床进行检测即可，一旦在感应器电路中黏上了婴儿的尿，就会发出报警信号。

4.5 设计风扇的电路

风扇的设计目的在于能够为婴儿提供一个更加舒适的睡觉环境，其中所使用到的电机即为市场上较为普遍的一个直流电机，此外增加一个外壳和和扇叶，利用ln298来进行驱动，并跟18B20温度传感器相结合。一旦温度有变化，风扇的转速也会自动的发生改变，确保婴儿能始终处于一个合适的风速下。

5 设计软件

软件部分的功效是要跟硬件电路相互配合的使用的，对整个系统进行智能化的控制，以便能够发挥预定设计好的功效。实现要对硬件的电路设计进行确定，而后再对相应的软件进行编程。按照软件所具有的功能对其进行划分，将其分为主程序以及执行程序。软件中的主程序时该控制系统的核心所在，对各个模块起到执行的功能，而程序的执行则是用来实现模块的功能。在本作品的全部的功能中，软件的设计是让AT89S52单片机接收外部的信息，接收到信号后就控制驱动相关执行模块动作。还可以通过无线遥控进行远程操作。

6 结语

本远程婴儿监控系统，经过了多次的调试，最终能按照原先的设定要求实现各个功能。其主要技术有：①能通过无线视频监控，实现远距离查看小孩情况；②通过上位机来控制摇床，放歌等；③能按键跟上位机同步使用；④具有风扇功能；⑤具有日历显示功能；⑥具有尿湿检测功能。

参考文献

［1］龙峻，朱剑芳，谭花花，等.远程智能婴儿床研究设计［J］.科学导报，2015（13）﹕78-78.

［2］谢斌盛，邝维威.智能调控婴儿床的设计与实现［J］.现代电子技术，2013（5）﹕125-127.

［3］李尊杰，肖楷乐，陆舒楠.基于单片机和传感器的婴儿智能监护系统［J］.电子制作，2014（17）﹕89-89.