多功能婴儿床的设计

陈金龙 李盛 刘韧

摘要：由于智能化逐渐走入百姓的生活，人们对新生儿的照护逐渐重视起来，我国是一个人口大国，人们对婴儿使用的婴儿床的要求也逐渐提高，需求要求越来越大。本作品考虑将自动化检测及控制技术应用到婴儿床上，致力研发出一个更优质的多功能婴儿床，来协助父母保护孩子的安全，让孩子健康成长。而它与普通电动婴儿床不同的是具有红外功能和摄像功能，且当孩子有可能爬过防护栏的时候，婴儿床将弹出安全气囊，同时通过手机app提醒父母婴儿有危险性的动作，这样就更加保证了婴儿的安全性，具有很强的实用性。

关键词：多功能;红外;摄像;安全气囊;婴儿床

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）03-0055-02

1 概述

随着科技和时代的发展，智能化家居逐渐完成，许多国家开始研究智能化的婴儿床，这可以减轻父母不少的负担。现如今中国进入后工业化时代，全球互联网领先，工作岗位都在加速换代，人工智能、大数据使我们获取信息更方便，人们的工作越来越忙，不能无时无刻地保护孩子，传统的老式婴儿床功能较为单一，不能很好地帮助父母照顾孩子，而多功能婴儿床恰恰解决了这些问题，它独特的人性化功能，能够给婴儿无微不至的关怀，使父母更加轻松。

婴儿床，望文生义也就是婴儿睡的床。从名字来看是个高消费物品，但是成为现在很多小康家庭照顾婴儿的必需品。以前家庭情况好一些的用摇篮，而大部分家庭往往是为了省事，将婴儿直接放在床或沙发上照料。广义的婴儿床有很长的历史了，大概也是人类最先的家具之一，最初的婴儿床便是摇篮，一块简单的动物兽皮和一些树枝枝干进行简略的编制和缝纫就得到了最原始的婴儿床。显而易见，现代婴儿床的原始设计就是参考摇篮所得，随着科技的进步，婴儿床也愈发多功能和人性化。

我们在传统婴儿床基础上，增加了一些更加智能化的设计，如音乐催眠、尿湿报警、定时提醒、早教开发等功能。而它与普通电动婴儿床不同的是，具有红外功能和摄像功能，摄像功能可以让父母通过手机app观察婴儿的睡觉情况。这个红外功能和摄像功能安装在婴儿床的顶部，这样可以检测到婴儿的一些危险性动作，比如当婴儿成长到具有爬动能力的时候，这时候防护栏可能就失去了作用，爬在防护栏上有掉下床的可能，当他有可能爬过防护栏的时候，婴儿床将弹出安全气囊，在弹出安全气囊的同时通过手机app提醒父母婴儿有危险性的动作，这样就更加保证了婴儿的安全性。人性化的设计婴儿的监护人易懂易学易用，具备高效的实用性。同时婴儿床的材质是由实木构成，这样能够有效预防婴儿床漏电、导电的隐患，保证婴儿的安全。另外，婴儿床的外观设计要雅观、大方。

2 整体结构设计

这个婴儿床的材质由实木构成，保证婴儿的安全，婴儿床的床垫采用冷海绵床垫，提供需求的舒适度。婴儿床的高度设基金项目：安徽省大学生创新训练项目：多功能婴儿床（项目编号：201810959124）为可调节以及延伸，延长符合婴儿使用时间，婴儿床的形状是分上下两层，上面一层供婴儿睡觉，具有防护栏，下面一层用来放物品。此婴儿床是具有微型电子控制和智能驱动装置，具有哄眠音乐、尿湿感应提醒、定时闹钟、安全气囊等多种功能。此文章以婴儿床的功能需要及设计理念进行说明，预计在本设计的调查探讨下，对多功能婴儿床的整体结构的布局供给科学依据。

1）哄眠音乐

精简哄眠音乐模块设计中包含SST89E58RDA单片机，TLC5620（音频放大电路），晶振，中断控制器，D/A转换器，看门狗定时器，SD卡等元件。SST89E58RDA单片机输入的数字音频信号比较薄弱，需要通过TLC5620（音频放大电路）来进行加强[1]。当哄眠音乐功能按键按下时，全部电路开始工作，将由开始在SD卡中读取，随后SD卡便开始初始化，发送命令CMD24等其他流程，完成读卡过程，便开始播放SD卡中的哄眠音乐。当按键再次按下时，SST89E58RDA单片机复位，从哄眠音乐起始位播放。

2）安全气囊

此设计主要由压力传感器、中继控制器、自动充气筒、保护气囊等元件组成。压力传感系统为安全气囊模块的主要组成部分：压力传感器和信息处理器。压力传感器在感受到压力变化即婴儿将要掉落的时候在0.05秒内将变化信息传递给中继器，随后便由中继控制器控其余模块来完成气囊的收放。中继控制器是连接气囊与压力传感模块的重要中枢，它将传感器传进的信息转化成电信号，来启动保护气囊和自动充气筒的快速运转。保护气囊模块由自动充气筒与保护气囊共同组成，在收到中继控制器的启动激励时，便开始快速运转，首先由保护气囊内置的弹出装置将保护气囊完整的弹出至婴儿床的四周，与此同时，自动充气简便由其内的空气压缩装置快速充气，使保护气囊迅速膨胀，从而缓冲婴儿掉落时的冲击力，以此达到保护婴儿的目的。安全气囊所有模块都在极短的时间内完成，由压力传感器接收到压力变化的信号，到中继控制器的信号转化与保护气囊模块启动，之后由自动充气筒和保护气囊同时运作，來达到保护婴儿使婴儿不收伤害[2]。

3）尿湿感应提醒

婴儿尿湿报警器的原理是：日常平凡湿敏传感器处于开路状况，而VTI属于PNP型三极管，是以集电极无电压输出，这里VTI相当于一个受湿度节制的电子开关。当婴儿尿布尿湿后，湿敏传感器被尿液短路，VTI导通，延时电路便开端工作计时，约lOs后，555第3脚输出高电平，触发IC2发出音乐声音，提示监护人及时给婴儿换尿布。此功能设计有一个精妙的延迟报警功能，当婴儿尿床时，报警器不会马上报警，会延迟大约10秒左右报警，目的是防止当婴儿尿床时突然发出声响，使婴儿受到惊吓恐吓，导致婴儿的泌尿系统受损，影响婴儿的健康成长[3][4]。

4）摄像功能

本摄像功能的设计采用的处理器为CXD3142R。CXD3142R是专用于对Ye，Cv，Mg和G补色单片CCD输出旗灯信号进行处理的低能耗、高效率的旗灯信号处理器;同时具备主动曝光和自动白平衡功效，可同时输出复合视频信号和YUV8位数字信号输出。内部集成9位A/D转换器同步旌旗灯号发生电路、外部同步电路和时钟控制电路。此外，本设计采用的处理器还具备多种功能，如：串行通口数字交流功能，使用者可在微电脑中事先设置好DSP中的寄存器值，经由串行通口获取到DSP，并对图像旗灯举行主动曝光和自动白平衡等处置以及感官度调节。假使监护人临时不在，婴儿爬过防护栏被安全气囊接住，通过摄像功能反馈到监护人手机app上，app弹出提示音，监护人可以及时发现情况，并且监护人可以通过app监控到婴儿的睡眠情况以及动向。

5）定时提醒

数字时钟设计电路以AT89C51单片机为主要元器件结合相关元器件来完成，在配以相应的软件达到数字时钟的目的，再根据具体应用对象特点结合，已作完善。结合婴儿进食时间设定闹钟，以防监护人遗忘给婴儿喂食;还可以设定时间，及时给婴儿更换尿不湿，确保婴儿能够健康成长。

6）早教开发

调整研究及科学家研究发现，儿童的IQ不仅仅受父母的基因影响，也和所生活的氛围脱离不了干系，而细心呵护和父母的谆谆教诲是使婴儿获得高IQ与情商的重要原因之一。通过MP3功能定时对婴儿播放智力小故事，婴儿诞生后就可以适应四周事物变化的生息，给宝宝收听轻柔的儿童音乐、大自然四季各种天气变化的声音、各种外界事物的声音等等，让他感知这个天下的美好，并且能使嬰儿接收到亲人表达的信息并从其中感受到亲人们所传达的爱意。

3 婴儿床的整体结构设计

本产品市场定位于婴儿智能用品，通过使用该产品，能够让父母在忙自己的业务和事业的同时关注婴儿的安全健康动向，该产品能够起到早期幼儿教育，对婴儿心理成长和后期体质发展起到协同增长作用，也能监察幼儿的身体健康，及时发现幼儿健康问题，更能够监控幼儿是否安全，将幼儿的动向及时反馈到父母手机提示上，起到事业、幼儿监护两不误的作用。整体结构设计如图2所示。

4 结论

多功能婴儿床体系的计划涉及了多个学科范畴，包括电子、机器、自动控制等多个学科性范畴，它是一个综合性应用研究课题。此篇文章设计本着以婴儿健康发展为目的，设计了功能多样的智能化婴儿床，智能化的设计可以极大提高对婴儿的照看，并且能够兼顾到监护人的工作。本产品整个系统协调稳定、安全可靠，具有较强的实用性，具有产品化意义。

参考文献：

[1]姜雷，周华良，郑玉平，等，一种新型基于高速串行通信的多通道同步采样技术[J].电力系统自动化，2012，36（9）：82-85.

[2]朱海刚.汽车安全气囊特性研究[J].科教导刊一电子版（下旬），2016（7）：171.

[3]陈帮雷.尿湿报警加热器的设计[J]环球市场信息导报，2015（39）：75.

[4]梁超.婴儿尿湿报警器的设计和制作[J].焦作大学学报，2011，25（1）：94，107.