多功能智能婴儿车设计与研究

李芷含 石业成 王颖

(大连理工大学城市学院,辽宁大连 116600)

智能婴儿车可以在室内进行自动寻迹移动和自动避障功能,当婴儿大小便时及时报警,防止宝宝长时间处于不适的环境下;通过蓝牙连接控制婴儿车自由移动,家庭中成员可以有更多的时间处理自己的事情或者处理家务、休息。不仅为婴儿提供了健康成长的环境,也大大的减轻了婴幼儿家庭的劳动负担。

1 多功能智能婴儿车系统

1.1 系统功能概述

此款智能婴儿车与普通车婴儿车相比功能更强大,利用红外遥控模块,自动避障,蓝牙模块,舵机模块,温湿度检测模块,声音传感模块集于一体[1]。

1.2 系统总体设计框

系统总体设计框图1所示。

2 系统总体设计

超声波避障报警模块是超声波测距并具有报警功能。主板选择STC89C51工作,采用L28N驱动模块,使电路稳定工作,并提供5V输出接口,给单片机电路系统供电,实现婴儿车在地面上的自动行走。超声波传感器对前方道路进行检测并左右扫描,单片机对其进行方向的判断选择,若与障碍距离一直小于给定值,则单片机启动声音模块,使其报警。

温湿度检测模块中使用的是温湿度传感器DHT11,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。使用MCU作为主控芯片来实现模块的系统设计,实时对温湿度传感器进行数据采集,单片机内部处理后送到LCD1602液晶显示屏显示,系统可以通过键盘输入报警的界限值等信息[2]。

无线遥控模式应用HC-05蓝牙模块与手机蓝牙连接,通过蓝牙模块HC-05、STC51最小系统、BTN7971驱动模块三者联合起来,与智能手机蓝牙配对通信,实现手机控制婴儿车。配对完毕后单片机和手机之间进行串口通信,STC51连接到BTN7971模块,使得婴儿车通过手机触屏来控制方向,其工作电压为3.3V到5V之间。

图1 系统总体设计框

图2 温湿度检测电路

3 系统模块设计

3.1 超声波避障报警模块

表1 温湿度测量参数

表2 超声波测量参数

说明: 温湿度检测存在一定的误差,超声波检测距离与实际距离始终存在一定的误差。

婴儿车设置的安全距离比对。当测得的距离小于等于安全距离时,该模块电路马上会启动报警电路进行报警。

3.2 温湿度检测系统

本模块以STC51单片机为核心,采用DHT11数字温湿度一体传感器进行温湿度的测量。(温湿度检测电路图2所示)通过传感器测试婴儿车周围温湿度启动设备,超过限定值时及时启动报警功能,避免婴儿长时间处于不适的环境中[3]。

3.3 无线遥控模式

无线遥控模式是一个单独的遥控子节点,基于hc-05蓝牙模块,分为手动和自动两种模式。手动模式可以控制婴儿车前后左右的移动,自动模式可以选择设计好的5种模式,婴儿车就可以做到自动运行。

4 系统测试

温湿度测量参数表1所示,超声波测量参数表2所示。

5 结语

在设计过程中,利用STC51系列单片机为核心制作完成的智能婴儿车,大大降低了成本以及实施难度。其中单片机的信息处理来实现自动移动及避障;采用蓝牙遥控系统,控制婴儿车前后左右灵活运动;采用蓝牙模块,实现了小车的遥控功能;采用温湿度检测仪对婴儿的尿不湿及婴儿车内进行温湿度检测。部分电源采用5V可充电绿色电源进行供电,节能环保。

[1]张群,杨絮,张正言,陆起涌.蓝牙模块串口通信的设计与实现[J].实验室研究与探索,2012,(03):79-82.

[2]崔伟,赵伟.蓝牙技术及其应用[J].电测与仪表,2002,(02):8-10+53.

[3]姜宝华,齐强.基于单片机的无线遥控智能小车的设计与制作[J].电子世界,2013,(03):24-25.