多功能嬰兒床的設計

陳金龍 李盛 劉韌

摘要：由于智能化逐漸走入百姓的生活，人們對新生兒的照護逐漸重視起來，我國是一個人口大國，人們對嬰兒使用的嬰兒床的要求也逐漸提高，需求要求越來越大。本作品考慮將自動化檢測及控制技術應用到嬰兒床上，致力研發出一個更優質的多功能嬰兒床，來協助父母保護孩子的安全，讓孩子健康成長。而它與普通電動嬰兒床不同的是具有紅外功能和攝像功能，且當孩子有可能爬過防護欄的時候，嬰兒床將彈出安全氣囊，同時通過手機app提醒父母嬰兒有危險性的動作，這樣就更加保證了嬰兒的安全性，具有很強的實用性。

關鍵詞：多功能;紅外;攝像;安全氣囊;嬰兒床

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）03-0055-02

1 概述

隨著科技和時代的發展，智能化家居逐漸完成，許多國家開始研究智能化的嬰兒床，這可以減輕父母不少的負擔。現如今中國進入后工業化時代，全球互聯網領先，工作崗位都在加速換代，人工智能、大數據使我們獲取信息更方便，人們的工作越來越忙，不能無時無刻地保護孩子，傳統的老式嬰兒床功能較為單一，不能很好地幫助父母照顧孩子，而多功能嬰兒床恰恰解決了這些問題，它獨特的人性化功能，能夠給嬰兒無微不至的關懷，使父母更加輕松。

嬰兒床，望文生義也就是嬰兒睡的床。從名字來看是個高消費物品，但是成為現在很多小康家庭照顧嬰兒的必需品。以前家庭情況好一些的用搖籃，而大部分家庭往往是為了省事，將嬰兒直接放在床或沙發上照料。廣義的嬰兒床有很長的歷史了，大概也是人類最先的家具之一，最初的嬰兒床便是搖籃，一塊簡單的動物獸皮和一些樹枝枝干進行簡略的編制和縫紉就得到了最原始的嬰兒床。顯而易見，現代嬰兒床的原始設計就是參考搖籃所得，隨著科技的進步，嬰兒床也愈發多功能和人性化。

我們在傳統嬰兒床基礎上，增加了一些更加智能化的設計，如音樂催眠、尿濕報警、定時提醒、早教開發等功能。而它與普通電動嬰兒床不同的是，具有紅外功能和攝像功能，攝像功能可以讓父母通過手機app觀察嬰兒的睡覺情況。這個紅外功能和攝像功能安裝在嬰兒床的頂部，這樣可以檢測到嬰兒的一些危險性動作，比如當嬰兒成長到具有爬動能力的時候，這時候防護欄可能就失去了作用，爬在防護欄上有掉下床的可能，當他有可能爬過防護欄的時候，嬰兒床將彈出安全氣囊，在彈出安全氣囊的同時通過手機app提醒父母嬰兒有危險性的動作，這樣就更加保證了嬰兒的安全性。人性化的設計嬰兒的監護人易懂易學易用，具備高效的實用性。同時嬰兒床的材質是由實木構成，這樣能夠有效預防嬰兒床漏電、導電的隱患，保證嬰兒的安全。另外，嬰兒床的外觀設計要雅觀、大方。

2 整體結構設計

這個嬰兒床的材質由實木構成，保證嬰兒的安全，嬰兒床的床墊采用冷海綿床墊，提供需求的舒適度。嬰兒床的高度設基金項目：安徽省大學生創新訓練項目：多功能嬰兒床（項目編號：201810959124）為可調節以及延伸，延長符合嬰兒使用時間，嬰兒床的形狀是分上下兩層，上面一層供嬰兒睡覺，具有防護欄，下面一層用來放物品。此嬰兒床是具有微型電子控制和智能驅動裝置，具有哄眠音樂、尿濕感應提醒、定時鬧鐘、安全氣囊等多種功能。此文章以嬰兒床的功能需要及設計理念進行說明，預計在本設計的調查探討下，對多功能嬰兒床的整體結構的布局供給科學依據。

1）哄眠音樂

精簡哄眠音樂模塊設計中包含SST89E58RDA單片機，TLC5620（音頻放大電路），晶振，中斷控制器，D/A轉換器，看門狗定時器，SD卡等元件。SST89E58RDA單片機輸入的數字音頻信號比較薄弱，需要通過TLC5620（音頻放大電路）來進行加強[1]。當哄眠音樂功能按鍵按下時，全部電路開始工作，將由開始在SD卡中讀取，隨后SD卡便開始初始化，發送命令CMD24等其他流程，完成讀卡過程，便開始播放SD卡中的哄眠音樂。當按鍵再次按下時，SST89E58RDA單片機復位，從哄眠音樂起始位播放。

2）安全氣囊

此設計主要由壓力傳感器、中繼控制器、自動充氣筒、保護氣囊等元件組成。壓力傳感系統為安全氣囊模塊的主要組成部分：壓力傳感器和信息處理器。壓力傳感器在感受到壓力變化即嬰兒將要掉落的時候在0.05秒內將變化信息傳遞給中繼器，隨后便由中繼控制器控其余模塊來完成氣囊的收放。中繼控制器是連接氣囊與壓力傳感模塊的重要中樞，它將傳感器傳進的信息轉化成電信號，來啟動保護氣囊和自動充氣筒的快速運轉。保護氣囊模塊由自動充氣筒與保護氣囊共同組成，在收到中繼控制器的啟動激勵時，便開始快速運轉，首先由保護氣囊內置的彈出裝置將保護氣囊完整的彈出至嬰兒床的四周，與此同時，自動充氣簡便由其內的空氣壓縮裝置快速充氣，使保護氣囊迅速膨脹，從而緩沖嬰兒掉落時的沖擊力，以此達到保護嬰兒的目的。安全氣囊所有模塊都在極短的時間內完成，由壓力傳感器接收到壓力變化的信號，到中繼控制器的信號轉化與保護氣囊模塊啟動，之后由自動充氣筒和保護氣囊同時運作，來達到保護嬰兒使嬰兒不收傷害[2]。

3）尿濕感應提醒

嬰兒尿濕報警器的原理是：日常平凡濕敏傳感器處于開路狀況，而VTI屬于PNP型三極管，是以集電極無電壓輸出，這里VTI相當于一個受濕度節制的電子開關。當嬰兒尿布尿濕后，濕敏傳感器被尿液短路，VTI導通，延時電路便開端工作計時，約lOs后，555第3腳輸出高電平，觸發IC2發出音樂聲音，提示監護人及時給嬰兒換尿布。此功能設計有一個精妙的延遲報警功能，當嬰兒尿床時，報警器不會馬上報警，會延遲大約10秒左右報警，目的是防止當嬰兒尿床時突然發出聲響，使嬰兒受到驚嚇恐嚇，導致嬰兒的泌尿系統受損，影響嬰兒的健康成長[3][4]。

4）攝像功能

本攝像功能的設計采用的處理器為CXD3142R。CXD3142R是專用于對Ye，Cv，Mg和G補色單片CCD輸出旗燈信號進行處理的低能耗、高效率的旗燈信號處理器;同時具備主動曝光和自動白平衡功效，可同時輸出復合視頻信號和YUV8位數字信號輸出。內部集成9位A/D轉換器同步旌旗燈號發生電路、外部同步電路和時鐘控制電路。此外，本設計采用的處理器還具備多種功能，如：串行通口數字交流功能，使用者可在微電腦中事先設置好DSP中的寄存器值，經由串行通口獲取到DSP，并對圖像旗燈舉行主動曝光和自動白平衡等處置以及感官度調節。假使監護人臨時不在，嬰兒爬過防護欄被安全氣囊接住，通過攝像功能反饋到監護人手機app上，app彈出提示音，監護人可以及時發現情況，并且監護人可以通過app監控到嬰兒的睡眠情況以及動向。

5）定時提醒

數字時鐘設計電路以AT89C51單片機為主要元器件結合相關元器件來完成，在配以相應的軟件達到數字時鐘的目的，再根據具體應用對象特點結合，已作完善。結合嬰兒進食時間設定鬧鐘，以防監護人遺忘給嬰兒喂食;還可以設定時間，及時給嬰兒更換尿不濕，確保嬰兒能夠健康成長。

6）早教開發

調整研究及科學家研究發現，兒童的IQ不僅僅受父母的基因影響，也和所生活的氛圍脫離不了干系，而細心呵護和父母的諄諄教誨是使嬰兒獲得高IQ與情商的重要原因之一。通過MP3功能定時對嬰兒播放智力小故事，嬰兒誕生后就可以適應四周事物變化的生息，給寶寶收聽輕柔的兒童音樂、大自然四季各種天氣變化的聲音、各種外界事物的聲音等等，讓他感知這個天下的美好，并且能使嬰兒接收到親人表達的信息并從其中感受到親人們所傳達的愛意。

3 嬰兒床的整體結構設計

本產品市場定位于嬰兒智能用品，通過使用該產品，能夠讓父母在忙自己的業務和事業的同時關注嬰兒的安全健康動向，該產品能夠起到早期幼兒教育，對嬰兒心理成長和后期體質發展起到協同增長作用，也能監察幼兒的身體健康，及時發現幼兒健康問題，更能夠監控幼兒是否安全，將幼兒的動向及時反饋到父母手機提示上，起到事業、幼兒監護兩不誤的作用。整體結構設計如圖2所示。

4 結論

多功能嬰兒床體系的計劃涉及了多個學科范疇，包括電子、機器、自動控制等多個學科性范疇，它是一個綜合性應用研究課題。此篇文章設計本著以嬰兒健康發展為目的，設計了功能多樣的智能化嬰兒床，智能化的設計可以極大提高對嬰兒的照看，并且能夠兼顧到監護人的工作。本產品整個系統協調穩定、安全可靠，具有較強的實用性，具有產品化意義。

參考文獻：

[1]姜雷，周華良，鄭玉平，等，一種新型基于高速串行通信的多通道同步采樣技術[J].電力系統自動化，2012，36（9）：82-85.

[2]朱海剛.汽車安全氣囊特性研究[J].科教導刊一電子版（下旬），2016（7）：171.

[3]陳幫雷.尿濕報警加熱器的設計[J]環球市場信息導報，2015（39）：75.

[4]梁超.嬰兒尿濕報警器的設計和制作[J].焦作大學學報，2011，25（1）：94，107.