多功能智能嬰兒車設計與研究

李芷含 石業成 王穎

(大連理工大學城市學院,遼寧大連 116600)

智能嬰兒車可以在室內進行自動尋跡移動和自動避障功能,當嬰兒大小便時及時報警,防止寶寶長時間處于不適的環境下;通過藍牙連接控制嬰兒車自由移動,家庭中成員可以有更多的時間處理自己的事情或者處理家務、休息。不僅為嬰兒提供了健康成長的環境,也大大的減輕了嬰幼兒家庭的勞動負擔。

1 多功能智能嬰兒車系統

1.1 系統功能概述

此款智能嬰兒車與普通車嬰兒車相比功能更強大,利用紅外遙控模塊,自動避障,藍牙模塊,舵機模塊,溫濕度檢測模塊,聲音傳感模塊集于一體[1]。

1.2 系統總體設計框

系統總體設計框圖1所示。

2 系統總體設計

超聲波避障報警模塊是超聲波測距并具有報警功能。主板選擇STC89C51工作,采用L28N驅動模塊,使電路穩定工作,并提供5V輸出接口,給單片機電路系統供電,實現嬰兒車在地面上的自動行走。超聲波傳感器對前方道路進行檢測并左右掃描,單片機對其進行方向的判斷選擇,若與障礙距離一直小于給定值,則單片機啟動聲音模塊,使其報警。

溫濕度檢測模塊中使用的是溫濕度傳感器DHT11,應用專用的數字模塊采集技術和溫濕度傳感技術,確保產品具有極高的可靠性與卓越的長期穩定性。使用MCU作為主控芯片來實現模塊的系統設計,實時對溫濕度傳感器進行數據采集,單片機內部處理后送到LCD1602液晶顯示屏顯示,系統可以通過鍵盤輸入報警的界限值等信息[2]。

無線遙控模式應用HC-05藍牙模塊與手機藍牙連接,通過藍牙模塊HC-05、STC51最小系統、BTN7971驅動模塊三者聯合起來,與智能手機藍牙配對通信,實現手機控制嬰兒車。配對完畢后單片機和手機之間進行串口通信,STC51連接到BTN7971模塊,使得嬰兒車通過手機觸屏來控制方向,其工作電壓為3.3V到5V之間。

圖1 系統總體設計框

圖2 溫濕度檢測電路

3 系統模塊設計

3.1 超聲波避障報警模塊

表1 溫濕度測量參數

表2 超聲波測量參數

說明: 溫濕度檢測存在一定的誤差,超聲波檢測距離與實際距離始終存在一定的誤差。

嬰兒車設置的安全距離比對。當測得的距離小于等于安全距離時,該模塊電路馬上會啟動報警電路進行報警。

3.2 溫濕度檢測系統

本模塊以STC51單片機為核心,采用DHT11數字溫濕度一體傳感器進行溫濕度的測量。(溫濕度檢測電路圖2所示)通過傳感器測試嬰兒車周圍溫濕度啟動設備,超過限定值時及時啟動報警功能,避免嬰兒長時間處于不適的環境中[3]。

3.3 無線遙控模式

無線遙控模式是一個單獨的遙控子節點,基于hc-05藍牙模塊,分為手動和自動兩種模式。手動模式可以控制嬰兒車前后左右的移動,自動模式可以選擇設計好的5種模式,嬰兒車就可以做到自動運行。

4 系統測試

溫濕度測量參數表1所示,超聲波測量參數表2所示。

5 結語

在設計過程中,利用STC51系列單片機為核心制作完成的智能嬰兒車,大大降低了成本以及實施難度。其中單片機的信息處理來實現自動移動及避障;采用藍牙遙控系統,控制嬰兒車前后左右靈活運動;采用藍牙模塊,實現了小車的遙控功能;采用溫濕度檢測儀對嬰兒的尿不濕及嬰兒車內進行溫濕度檢測。部分電源采用5V可充電綠色電源進行供電,節能環保。

[1]張群,楊絮,張正言,陸起涌.藍牙模塊串口通信的設計與實現[J].實驗室研究與探索,2012,(03):79-82.

[2]崔偉,趙偉.藍牙技術及其應用[J].電測與儀表,2002,(02):8-10+53.

[3]姜寶華,齊強.基于單片機的無線遙控智能小車的設計與制作[J].電子世界,2013,(03):24-25.