基于51單片機的多功能智能嬰兒床設(shè)計

張曉雨 張鴻昌 趙影 侯愛爽 李濤

摘要：本系統(tǒng)通過單片機作為MCU，綜合TCS2300顏色傳感器、MLX90614紅外測溫模塊、濕度檢測模塊、聲音檢測模塊、MQ2有毒氣體檢測模塊等多種傳感器實現(xiàn)了踢被檢測、體溫檢測、尿濕檢測、哭聲檢測、有毒氣體檢測等多種功能，并且實現(xiàn)了將檢測信息通過SIM900A模塊使用短信發(fā)送給家長，家長也可通過手機藍牙實現(xiàn)嬰兒床搖床、播放音樂等功能。本設(shè)計大大節(jié)省了家長看護嬰兒的時間，使家長在快節(jié)奏的生活中更好的照顧嬰兒，給嬰兒一個舒適成長環(huán)境。

關(guān)鍵詞：智能檢測;單片機;嬰兒床

隨著社會的不斷發(fā)展和時代的不斷進步，越來越多的家庭開始注重嬰兒所處的環(huán)境和早期教育，為嬰兒創(chuàng)造一個好的生活、成長的環(huán)境是每個家庭義不容辭的責(zé)任。但是，快節(jié)奏的生活卻讓很多家庭對嬰兒進行無微不至的照顧。根據(jù)報告顯示，近年來發(fā)生過多起因家長的疏忽問題導(dǎo)致的嬰兒安全事件。所以社會上迫切的需要一款設(shè)計優(yōu)良、性能完備的智能產(chǎn)品來監(jiān)控嬰兒所處環(huán)境狀況的細微變化，比如：體溫的變化、空氣的變化、嬰兒尿床等。

本文介紹了一款新型的多功能智能嬰兒床設(shè)計，該設(shè)計可以通過特定的傳感器對嬰兒進行實時的監(jiān)控和智能護理，并在嬰兒生活環(huán)境或者自身身體狀況出現(xiàn)問題時及時通過短信通知家長，從而保證嬰兒可以處于一個安全、舒適的環(huán)境中成長。

一、體溫監(jiān)測功能

本設(shè)計通過使用MLX90614紅外測溫模塊實現(xiàn)對嬰兒體溫的檢測，通過軟件的控制，當(dāng)嬰兒體溫超過設(shè)定的閾值時，通信模塊會發(fā)送警示短信給家長，提醒家長及時帶嬰兒就醫(yī)。MLX90614紅外測溫模塊具有非接觸、體積小、精度高、成本低的優(yōu)點。通過物體紅外輻射能量的大小和波長的分布確定其表面的溫度。該模塊由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測器、信號放大器、信號處理和輸出部分組成，通過I2C總線與單片機進行連接即可直接輸出測量數(shù)據(jù)。

二、踢被監(jiān)測功能

通過特制顏色的被子和床墊，利用顏色識別模塊TCS3200可以實現(xiàn)對嬰兒踢被的檢測功能。顏色識別模塊可以根據(jù)識別不同的顏色輸出不同的RGB值，本設(shè)計通過識別不同顏色的被子和床墊，實現(xiàn)了踢被監(jiān)測的功能。嬰兒在睡眠過程中，如果踢開被子，顏色識別模塊會識別到不同顏色的床墊，從而發(fā)出預(yù)警。TCS3200是一種可編程彩色光到頻率的轉(zhuǎn)換器，該模塊通過集成的64個光電二極管以及三種濾光器實現(xiàn)對不同顏色的檢測功能。

三、有害氣體監(jiān)測

多功能智能嬰兒床設(shè)計中包含有毒氣體監(jiān)測功能，當(dāng)嬰兒所處環(huán)境中所含有的有毒氣體濃度超過MQ2模塊硬件設(shè)置范圍時，系統(tǒng)會發(fā)出警告并通過繼電器控制排風(fēng)扇，增加空氣流通，減少對嬰兒的傷害。MQ2具有使用簡單，效率高，安全可靠的特點

四、尿床監(jiān)測

特制的床墊中含有濕度檢測裝置，該濕度檢測模塊包含內(nèi)嵌在床墊里的濕度檢測裝置以及外部繼電器。當(dāng)嬰兒尿床時，濕度檢測裝置檢測到濕度超出設(shè)定閾值，繼電器自動吸合，單片機可通過繼電器輸出電平進行判斷，從而提醒家長及時更換床墊。

五、哭聲監(jiān)測

本設(shè)計通過聲音監(jiān)測模塊，實現(xiàn)對嬰兒的哭聲監(jiān)測功能。通過設(shè)定聲音的分貝，從而起到哭聲監(jiān)測功能。當(dāng)嬰兒哭泣時，單片機會控制搖床裝置啟動搖床功能以及玩具轉(zhuǎn)動功能，并通知家長及時來照看孩子。

六、GSM模塊

當(dāng)嬰兒所處環(huán)境或自身身體狀況發(fā)生變化并達到設(shè)定的峰值狀態(tài)時，單片機會控制GSM模塊SIM900A發(fā)送特定的信息至家長的手機上，提示家長根據(jù)信息及時照看嬰兒。

SIM900A將GSM射頻芯片、基帶處理芯片、儲存器、功放器件等集成在同一塊電路板上，該模塊具有獨立的操作系統(tǒng)，即可使用電腦對模塊進行控制，也可以使用單片機控制該模塊，具有使用方便、效率高、性價比高等的特點。

近年來，快節(jié)奏生活使得智能設(shè)備越來越受人們的歡迎。本設(shè)計不僅可以實現(xiàn)對嬰兒的智能護理，且相比較于市面上其他同類設(shè)備相比，還可以通過GSM模塊實現(xiàn)與家長的通信，使家長實現(xiàn)了對嬰兒生活環(huán)境的智能監(jiān)護。