智 能 婴 儿 车_车智汇
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智 能 婴 儿 车 研究报告
目 录引言........................................1 1.1 课题背景及研究意义........................2 1.2 相关问题的研究现状和发展趋势..............1 1.2.1 研究现状................................1 1.2.2 发展趋势................................1 1.2.3............................作品功能与特色 2 2 智能婴儿摇篮的总体设计......................9 2.1 系统设计要求..............................9 2.1.1 系统总体框架设计........................9 2.1.2 系统机械结构的设计......................9 2.1.3.............................控制系统的设计3 智能婴儿摇篮主要功能模块的设计与实现.......14 3.1 系统总体结构.............................14 3.2 硬件模块设计.............................15 3.2.1 电源模块设计与实现.....................15 3.2.2 单片机控制模块设计与实现系统总体程序设计17 3.2.3 直流电机驱动的设计与实现...............18 3.2.4 哭声检测模块设计与实现.................20 3.2.5 红外跟踪模块设计与实现.................21 3.2.6 超声波避障设计与实现...................25 3.2.7...............................报警模块设计4 智能婴儿车的成本分析及市场前景错误！未定义书签。
..............................错误！未定义书签。附录：婴儿车的部分程序........................30
第十一届“挑战杯”河南省大学生课外学术科技作品竞赛参赛作品
摘 要
本设计以STC89C51单片机为核心，配合传感器测量技术、结合独特的机械结构使本设计工作起来方便快捷，安全稳定，功耗低，更加适用于对婴儿的监控护理。通过安装在摇篮上的多种传感器和信号采集电路来产生控制信号并传输给单片机，单片机输出相应的控制信号并配合机械结构，从而实现摇篮对婴儿的智能监护等功能，满足了控制系统稳定性和精确控制的要求。
随着社会经济的发展，人们的生活也都逐步提升，许多拥有婴幼儿的家庭都希望孩子有个良好的成长环境，他们需要一个不仅舒适而且具有人工智能的摇篮，来为宝宝及其监护人提供方便。现代大部分人都需要工作，晚上需要充足的睡眠，但宝宝的睡眠时间不稳定，这个问题困扰大部分拥有宝宝的家庭。为了使宝宝及其监护人都能够方便，所以设计了本产品，以便监护人在晚上能够安心睡眠，而宝宝也可以及时得到体贴的照顾。
本说明书就面向婴儿智能护理设计展开深入探讨和研究。主要工作包括以下几个部分：第一章分析智能婴儿护理技术发展现状，给出发展智能婴儿护理装置的意义，描述课题发展前景；第二章对智能婴儿摇篮进行需求分析，确定设计方案；第三章就智能婴儿摇篮设计进行了阐述；第四章给出智能婴儿车的成本分析及市场前景；最后对本设计加以总结，并给出了进一步研究与设计的建议，以实现系统进一步优化。
关键词：婴儿车 哭声检测 尿床检测 室内自由移动 智能跟踪 自动摇摆第十一届“挑战杯”河南省大学生课外学术科技作品竞赛参赛作品引言
课题背景及研究意义
照顾孩子的父母或是保姆不可能时时刻刻待在孩子身边，特别是在晚上，而且人们不可能因为孩子其他事什么都不做。
基于以上几点我们设计出了智能婴儿车，它能帮助父母花更少的时间更好得照顾好婴儿，使婴儿更加健康茁壮的成长，而且能在照顾好孩子的同时做些家务及一些其他事情。
智能婴儿摇篮可以提供给宝宝舒适摇晃,又可以通过自动移动和自动避障及自动追踪,使得妈妈们也可腾出手来处理家务或者休息。从而大大的减轻了婴幼儿父母的劳动负担。
相关问题的研究现状和发展趋势
1.1.1 研究现状
智能婴儿摇篮和普通摇篮相比，功能强大，声控、遥控、电动、智能跟踪、智能避障集于一体，能够很好的为宝宝及其监护人提供很大的方便，使婴儿和监护人都能有充足的睡眠环境，使睡眠问题不再困扰婴儿的健康成长和监护人的正常作息。随着社会经济的发展，文化的进步，越来越多拥有宝宝的家庭需要一款智能婴儿摇篮，在未来将体现其优越性。
1.1.2 发展趋势
婴儿是一个相对较大的弱势群体，因此如何科学，第十一届“挑战杯”河南省大学生课外学术科技作品竞赛参赛作品
合理的照顾婴儿是一门学问。在国内外市场也有一些婴儿用的摇篮，功能较少，达不到智能化，摇摆幅度也没有进行过检测，我们针对洛阳，郑州两地的婴儿市场进行考察，发现市场上的大部分摇篮摇摆幅度大小不一。主要依靠用户主观感觉来决定系统的运行，不具有科学性，因此并没有得到太广泛的应用。本作品将可编程控制器和传感器检测技术应用到宝宝摇篮，是目前市场上所没有的，并且本作品所采用的51单片机处理方式相对目前的简单的数字芯片处理方式比较而言更加方便快捷，安全稳定，功耗低，更适用于对婴儿的监控护理。婴儿一直是一个大的消费群体，故它具有很大开发价值，必将为有婴儿的家庭带来福音。
1.1.3 智能婴儿车功能与特色
图1 智能婴儿车的功能：第十一届“挑战杯”河南省大学生课外学术科技作品竞赛参赛作品
1、哭声检测智能摇摆及报警
作用：当婴儿哭闹时，摇篮自动摇摆并播放音乐。若哭闹不止则发出警报，通知家人。
设计原理：利用声音传感器搜集声波，过滤后对搜集到的声波频率进行检测，检测声音是否是婴儿哭声，进而实现婴儿车的自动摇晃或向家人报警。由于婴儿车总是被放在相对安静的地方看护，当婴儿哭闹时环境里声音的频率会大幅度升高。这也降低了过滤环境中嘈杂声音的难度。
该模块设计及安装如下图：
图22、大小便检测报警
作用：婴儿大小便后人们很难及时发现，潮湿的衣物对婴儿的健康有很大影响。此装置有利于帮助人们解决以上问题。
原理：利用湿度检测模块，当婴儿大小便时发出报警，让人们及时为婴儿更换尿片。当湿度检测模块检测到周围空气湿度升高到一定值的时候，蜂鸣器便发出警报声。当湿度检测模块变干燥后，或是家长过第十一届“挑战杯”河南省大学生课外学术科技作品竞赛参赛作品
来将报警开关关闭，警报声就会解除。
该模块设计及安装如下图：
图33、婴儿车自动移动及智能避障
作用：按下“自动模式”键，婴儿车便可智能地在客厅里自由移动，并能绕过客厅里的桌椅等障碍物。
原理：当按下“自动模式”键婴儿车就启动前进。当前方有物体时，婴儿车右转30度向后倒车，一段距离后恢复方向向前继续移动，若前方仍有障碍重复以上动作。当然若上述倒车过程中若后方有障碍物，可通过安装在车后部的超声波测距模块检测到，然后婴儿车左转向30度，向前走一段距离，回正方向继续倒车。如此，往复循环，直至绕过障碍物。
上述一系列操作通过单片机进行信息处理，实现避障。
该模块的设计及安装如下图： 第十一届“挑战杯”河南省大学生课外学术科技作品竞赛参赛作品
图4 该功能的测是效果图如下图：
图5 上图显示当婴儿车自由移动时检测到前方有障碍物，正在采取停车——转向——倒车——前进等一系第十一届“挑战杯”河南省大学生课外学术科技作品竞赛参赛作品
列避让措施。
4、婴儿车遥控系统
所谓车，没有遥控系统，是不完整的，故此，本婴儿车也设计了成熟的遥控系统，即采用24L01遥控系统，从而控制婴儿车灵活运动。
图6 作用：自由控制婴儿车前后左右灵活运转。采用一个直流电机，后轮驱动，使其前后运动。再利用一个步进电机，进行前轮转向，配合后轮的驱动，完美的结合，实现了婴儿车的遥控控制。原理：
NRF24L01是一款工作在2.4-2.5GHz世界通用ISM频段的单片收发芯片，无线收发器包括：频率发生器 增强型 SchockBurstTM 模式控制器 功率放大器 晶体放大器 调制器 解调器 输出功率频道选择和协议的设置可以通过SPI接口进行设置极低的电流消耗，当工作在发射模式下发射功率为6dBm时电流消耗为9.0mA 接受模式为12.3mA掉电模式和待机模式下电流消耗模式更低。第十一届“挑战杯”河南省大学生课外学术科技作品竞赛参赛作品
球开放ISM 频段，最大0dBm 发射功率，免许可证使用。空旷100米！支持六路通道的数据接收
1.低工作电压：1.9～3.6V低电压工作
2.高速率：2Mbps，由于空中传输时间很短，极大的降低了无线传输中的碰撞现象（软件设置1Mbps或者2Mbps的空中传输速率）
3.多频点：125 频点，满足多点通信和跳频通信需要 4.超小型：内置2.4GHz天线，体积小巧，15x29mm（包括天线）
5.低功耗：当工作在应答模式通信时，快速的空中传输及启动时间，极大的降低了电流消耗。
6.低应用成本：NRF24L01 集成了所有与RF协议相关的高速信号处理部分，比如：自动重发丢失数据包和自动产生应答信号等，NRF24L01的SPI接口可以利用单片机的硬件SPI口连接或用单片机I/O口进行模拟，内部有FIFO可以与各种高低速微处理器接口，便于使用低成本单片机。
7.便于开发：由于链路层完全集成在模块上，非常便于开发。自动重发功能，自动检测和重发丢失的数据包，重发时间及重发次数可软件控制 自动存储未收到应答信号的数据包自动应答功能，在收到有效数据后，第十一届“挑战杯”河南省大学生课外学术科技作品竞赛参赛作品
模块自动发送应答信号，无须另行编程载波检测—固定频率检测 内置硬件 CRC 检错和点对多点通信地址控制数据包传输错误计数器及载波检测功能可用于跳频设置可同时设置六路接收通道地址，可有选择性的打开接收通道标准插针Dip2.54MM间距接口，便于嵌入式应用.5、婴儿车智能移动追踪
作用：婴儿车在前，家长在后。家长行走时，婴儿车可感知家长的移动与家长同步前进，并与家长始终保持1.2m的间距；同理，家长在前时，婴儿车会与家长保持1.2m的间距跟在家长后边前进。
原理：婴儿车尾部装有超声波测距模块，每隔0.1s测一次距，当测得婴儿车与家长间距小于1.2m时持续前进，当测得间距大于1.2m时持续后退。
该模块的设计及安装如下图：第十一届“挑战杯”河南省大学生课外学术科技作品竞赛参赛作品
图7
6、手动可调摇篮的摇摆频率
作用：可根据婴儿的不同需求，手动调节摇篮的摇摆速度。比如：在婴儿比较活跃时候调快转速，婴儿将要入睡时候调慢摇篮摇摆速度。
原理：通过调节旋钮调节电路的电阻，从而调节电流，电机的转速也就随着电流的变化而变化。该模
