AT89S52-摇篮自动摇动控制系统

摘要大学生部落使用传统婴儿摇篮，需要看护者一直陪伴在婴儿旁边，不仅耗时而且往往使看护者很疲惫。多功能婴儿摇篮控制模块通过单片机的控制，实现了自动控制，减轻了婴儿看护者的劳动负担，促进了婴儿的健康睡眠，提高了大人和小孩的生活质量。目前市场上的智能摇篮，大多数功能都不够齐全，智能化程度不高，本次设计在现有的基础上丰富了摇篮的功能，提高了智能摇篮的实用性。本文介绍了由单片机控制的新型多功能婴儿摇篮。控制模块由AT89S52单片机作为控制核心，硬件电路分为声音检测、温度检测、湿度检测、电机驱动、人机交互和报警等模块。该系统的功能是：输入的哭声信号控制摇篮的启动，当有温湿度报警信号输入时，启动报警系统。人机交互是由定时按键和LCD组成，摇篮晃动的时间是由按键预置的；LCD可以显示定时时间和婴儿体温、尿床状态。软件部分应用单片机C语言实现了本设计的全部控制功能，包括定时设置、电机驱动、状态显示、报警和音乐播放等。关键字：单片机；声控；湿度检测；体温检测AbstractUseingtraditionalbabycradle,needsnursetoaccompanynearbythebaby,notonlytime-consumingmoreoveroftenmakesnursetobeveryexhausted.Themulti-purposebabycradlecontrolmodulecontrolledbythemicroprocessor,hasrealizedtheautomaticcontrol,lightenedtheworkingburdenofbabynurse,promotedthebabieshealthysleep,enhancedadultandbaby'squalityoflife.Atpresent,thefunctionsofthemajorityintelligentcradleinthemarketarenotverycomplete,andtheintellectualizeddegreeisnothigh,thisdesignhasenrichedcradle'sfunctionintheexistingfoundation,enhancedtheintelligentcradle'susability.ThemicroprocessorofAT89S52takesthemastercontrolchipofthisdesign,thefunctionwhichthecradlerealizesincludes:1.whenthebabycriescallsthroughthevoicecontrolelectriccircuitcontrolelectricalmachinerytoshakeautomatically,carriesonthehypnosis;2.thecradlehasfixedtimefunction:nursesmayestablishthetimewhichthecradleshakesaccordingtotheirneed;3.whenthebabywetsthebedstartstheauto-alarmthroughthehumiditysensor'ssignal;4.babybodytemperatureautomaticguardianshipfunction:Thebodytemperaturedetectorcarriesontheautomatictemperaturemeasurementonthebaby'sbody,whenthebaby'sbodytemperaturesurpassesthenormalvalue,itwillsendoutthealarmautomaticallynoticingthenursepayattentiontobaby'scondition.Keywords:Microprocessor;Voicecontrol;Humidityinduction;Bodytemperatureexamination1绪论现代家庭大多是独生子女家庭，父母对子女的婴儿期培育非常重视。然而养育婴儿是一件非常消耗时间和精力的事情，常常会与父母快节奏的工作生活产生冲突。有些父母因为夜间照顾婴儿，长时间不能得到很好的休息，甚至严重影响了健康和正常的工作。据了解，有很多的上班族父母都会为照顾婴儿而苦恼。为此，本文设计了一款具有多种功能的智能婴儿摇篮，希望达到使父母不用在摇篮边就能了解到婴儿的情况，从而采取相应的处理的目的，从而减轻父母的负担，在保证照顾好婴儿的前提下，保证父母的正常生活和工作。1.1设计背景中国人在养育婴儿的传统方式上，都是怀抱着婴儿轻轻拍打摇动或者使用人力推动摇篮，使婴儿安静下来进行睡眠，但是这样做有很多方面不利于婴儿发育和成长。通过对中国各地传统的婴儿摇篮进行的调查情况的了解，发现都是采人工推摇方式，有吊篮、摇桶、摇床等，使用起来不仅费时费力，增加了许多劳动负担，而且产生较大的噪音，使婴儿很难进行深度睡眠。同时，传统看护婴儿的有些方式不当，会使婴儿的大脑处于失重、充血状态等现象，严重影响了婴儿的大脑发育和骨骼生长。对于婴幼儿来说，睡觉和吃奶一样，是他们生长过程中的头等大事。一款合适的摇篮不仅能保证婴儿的健康成长，也能在很大程度上减轻父母的负担，使父母不必为整夜照顾婴儿而劳烦，从而保证大人和孩子都拥有更高的生活质量。1.2研究现状根据英国《卫报》2005年的报道，4名就读于英国考文垂大学的学生在毕业设计中设计了一种一种新型摇篮，它不仅可以自动摇晃婴儿入睡，还能与房间的网络相连接，从而降低婴儿“摇篮死亡”的几率。这种智能型摇篮最显著的特点是带有温度控制系统，可以与房间内的现代化网络相连。父母不必陪在孩子身边，在家中任何一个房间里都可时时监控孩子的一举一动，并能远程操控摇篮摇晃孩子入睡。如果发现摇篮温度偏高，还可遥控降温，使孩子安然入睡，不热得踹被，也不着凉感冒。发明者表示，温控系统是他们的一大创举，进一步完善后，它还可被用于热奶、使玩具保持一定温度等方面。新型摇篮还有望降低婴儿猝死综合征的发病率。婴儿猝死综合征又被称为“摇篮死亡”，通常见于1个月至4个月大小的婴儿。英国每年有350名婴儿罹患此病，在睡梦中死亡。虽然目前尚未找到明确病因，但医护人员发现，婴儿猝死综合征通常会伴随着婴儿体温过热。而新发明的摇篮一旦发现婴儿体温异常，将会向父母发出早期预警信号，提醒父母采取相应措施。同时，由于设计新颖独特，这个新型摇篮被列入了考文垂大学毕业生作品展览。目前的电动摇篮，其摇摆的启动方式分为采集声音和运动两种。①电磁式多功能婴儿摇篮床：它是由一个下座连支架、一个摇篮、一个平衡块与平衡杆组成，下座的支架有一个轴承通过轴与摇篮相连接，并且可以自由转动，平衡块是可以调节重量，使摇篮的重心处于转轴上。磁动力：在摇篮底部有一个磁性条，在下座中央有一个电磁铁。②电动式多功能婴儿摇篮床：结构件与电磁式相同。动力部分是用一个汽车用雨水划水器安装在轴承处，每当划水器将滑臂划动一下，就会带动摇篮晃动一下。如果调节划水器划动频率，即可使摇篮晃动频率改变。能任意调节摇篮角度：可将摇篮沿X轴与Y轴倾斜任意角度。市场上现有的智能摇篮，功能比较完善的有以下几种：可移动式多功能婴儿摇篮床，包括摇篮、三角支架、横杆、吊管，摇篮由两部分构成，其之间为活动连接，可在90°与180°之间折叠，通过与吊管连接的滑杆上的定位卡槽卡紧，吊管的上端与横杆之间设有转向盘，支撑摇篮的吊管上端的转向盘与横杆以及支撑横杆的三角支架之间均为可拆卸的活动连接，三角支架的支撑杆为可折叠连杆，三角支架的下端设有锁定轮。其特点是可旋转、可移动、使用方便，并且可折叠、可装卸，便于存放与携带。其专利主权项为：可移动式多功能婴儿摇篮床，包括摇篮、三角支架、横杆、吊管，其特征在于，摇篮由两部分构成，该两部分之间为活动连接，可在90°与180°之间折叠，通过滑杆固定，吊管的上端与横杆之间设有转向盘，支撑摇篮的吊管、转向盘、横杆以及支撑横杆的三角支架之间均为可拆卸的活动连接，所述三角支架的支撑杆为可折叠连杆，三角支架的下端还设有锁定轮。宁波金龙儿童用品有限公司研发的系列童床产品获得了三项国家专利（ZL00255869.6、ZL02229213.6、ZL02278753.4），采用声控启动技术，以婴儿的啼哭声控制摇摆，集睡床及摇篮于一体，具有音乐（MP3）催眠曲、宝宝尿湿提醒和宝宝蹬被提醒等功能。武汉春眠科技发展有限公司研发的智能摇篮运用直流变频技术，由婴儿的啼哭声启动摇篮工作，装有定时装置，1－60分钟可自行调节，自动停止；若婴儿再次啼哭，哭声可指令摇篮重新工作。另外，摇篮工作时是否播放音乐、音乐大小可选择。这款摇篮代表了现在市面上大多数的智能摇篮，属于声控启动型。根据论文资料，还有一种基于加速度传感器MMA7260QT的自动摇篮，系统采用飞思卡尔mc9s08qg8单片机作为控制器，使用飞思卡尔加速度传感器MMA7260QT判断婴儿的活动情况，当检测到婴儿活动时自动开启摇篮。属于动作启动型摇篮。1.3设计的目的及意义现在市场上的智能摇篮都只具有在婴儿哭闹时自动摇摆并播放音乐的功能，因此只能起到单一的催眠功能，不能针对婴儿的活动发生动作，若摇篮一直摇动，对婴儿的安抚作用就会降低。采用声音触发的自动摇篮，缺点是婴儿先是活动，得不到安抚则会哭闹，摇篮才会启动进行安抚；另外如果因为别的原因哭闹，摇篮则不能起到安抚作用。所以根据婴儿的活动来启动摇篮是比较妥当的控制方式。用单片机来控制摇篮的启动，成本较低，适合这样的应用。另外，现有的摇篮不能应对一些突发情况，比如婴儿尿床和发烧等。这样，如果看护者不在旁边，摇篮并不能对婴儿起到很好的照顾作用。如果借鉴上文4名英国大学生的设计思想，在现有的摇篮功能的基础上增加温度传感和湿度传感器件，就可以在婴儿尿床时及时提醒父母，以尽量减少婴儿的不舒适感，当婴儿发烧时也可以及时发出警报，方便看护者随时掌握婴儿的身体状况，从而降低婴儿“摇篮死亡”的几率。所以，设计一款多功能的婴儿摇篮可以让父母不必随时守在婴儿身旁，促进了婴儿的健康睡眠，提高了大人和小孩的生活质量，使家长照看婴儿更为方便。本文设计的多功能婴儿摇篮采用电机控制摇床摆动，采用9V交流电源供电，保证工作电压处于安全范围内。当婴儿所发出的声音超过一定分贝时，摇床就回自动的一边摇晃一边播放音乐。当婴儿的垫子达到一定的湿度后（即婴儿尿床），可以通过湿度传感器采集信息，经过摇篮主控板处理后通知父母，让家长做出相应的处理。一般婴儿的正常的体温在腋窝处为35.9℃～37.2℃之间，当婴儿的体温超过正常范围后，通过报警系统发出报警信号，并在液晶界面显示婴儿的体温，以便及时通知父母，并可以使父母立刻了解婴儿的体温状况。该款多功能婴儿摇篮比同类产品的功能更齐全，可以让父母晚上不出自己的房间便可以了解婴儿的情况，使家长照看婴儿更为方便，因此该产品前景广阔，有潜在的市场空间。大学生部落总体设计思路摇篮实现的功能有：⑴当婴儿哭叫时通过声控电路控制电机自动摇动，并播放摇篮曲进行催眠；⑵摇篮有定时功能：可以根据需要设定摇篮摇动的时间；⑶当婴儿尿床时通过湿度感应器的信号启动自动报警；⑷婴儿体温自动监护功能：体温探测针在宝宝身上进行自动测温，当宝宝体温超过正常值时会自动发出报警信号通知看护者关注婴儿的状况。2.1方案论证方案一：运用直流变频技术，由婴儿的啼哭声启动摇篮工作，装有定时装置，1－60分钟可自行调节，自动停止；若婴儿再次啼哭，哭声可指令摇篮重新工作。另外，摇篮工作时是否播放音乐、音乐大小可选择。这款摇篮代表了现在市面上大多数的智能摇篮，属于声控启动型。方案二：采用运动信号启动的方式，使用飞思卡尔加速度传感器mma7260qt判断婴儿的活动情况，当检测到婴儿活动时自动开启摇篮。摇篮系统采用