多功能智能嬰兒車設(shè)計(jì)與研究

李芷含 石業(yè)成 王穎

(大連理工大學(xué)城市學(xué)院,遼寧大連 116600)

智能嬰兒車可以在室內(nèi)進(jìn)行自動(dòng)尋跡移動(dòng)和自動(dòng)避障功能,當(dāng)嬰兒大小便時(shí)及時(shí)報(bào)警,防止寶寶長時(shí)間處于不適的環(huán)境下;通過藍(lán)牙連接控制嬰兒車自由移動(dòng),家庭中成員可以有更多的時(shí)間處理自己的事情或者處理家務(wù)、休息。不僅為嬰兒提供了健康成長的環(huán)境,也大大的減輕了嬰幼兒家庭的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)。

1 多功能智能嬰兒車系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)功能概述

此款智能嬰兒車與普通車嬰兒車相比功能更強(qiáng)大,利用紅外遙控模塊,自動(dòng)避障,藍(lán)牙模塊,舵機(jī)模塊,溫濕度檢測模塊,聲音傳感模塊集于一體[1]。

1.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖1所示。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

超聲波避障報(bào)警模塊是超聲波測距并具有報(bào)警功能。主板選擇STC89C51工作,采用L28N驅(qū)動(dòng)模塊,使電路穩(wěn)定工作,并提供5V輸出接口,給單片機(jī)電路系統(tǒng)供電,實(shí)現(xiàn)嬰兒車在地面上的自動(dòng)行走。超聲波傳感器對前方道路進(jìn)行檢測并左右掃描,單片機(jī)對其進(jìn)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(jī)啟動(dòng)聲音模塊,使其報(bào)警。

溫濕度檢測模塊中使用的是溫濕度傳感器DHT11,應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù),確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。使用MCU作為主控芯片來實(shí)現(xiàn)模塊的系統(tǒng)設(shè)計(jì),實(shí)時(shí)對溫濕度傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,單片機(jī)內(nèi)部處理后送到LCD1602液晶顯示屏顯示,系統(tǒng)可以通過鍵盤輸入報(bào)警的界限值等信息[2]。

無線遙控模式應(yīng)用HC-05藍(lán)牙模塊與手機(jī)藍(lán)牙連接,通過藍(lán)牙模塊HC-05、STC51最小系統(tǒng)、BTN7971驅(qū)動(dòng)模塊三者聯(lián)合起來,與智能手機(jī)藍(lán)牙配對通信,實(shí)現(xiàn)手機(jī)控制嬰兒車。配對完畢后單片機(jī)和手機(jī)之間進(jìn)行串口通信,STC51連接到BTN7971模塊,使得嬰兒車通過手機(jī)觸屏來控制方向,其工作電壓為3.3V到5V之間。

圖1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框

圖2 溫濕度檢測電路

3 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

3.1 超聲波避障報(bào)警模塊

表1 溫濕度測量參數(shù)

表2 超聲波測量參數(shù)

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

嬰兒車設(shè)置的安全距離比對。當(dāng)測得的距離小于等于安全距離時(shí),該模塊電路馬上會(huì)啟動(dòng)報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警。

3.2 溫濕度檢測系統(tǒng)

本模塊以STC51單片機(jī)為核心,采用DHT11數(shù)字溫濕度一體傳感器進(jìn)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(dòng)設(shè)備,超過限定值時(shí)及時(shí)啟動(dòng)報(bào)警功能,避免嬰兒長時(shí)間處于不適的環(huán)境中[3]。

3.3 無線遙控模式

無線遙控模式是一個(gè)單獨(dú)的遙控子節(jié)點(diǎn),基于hc-05藍(lán)牙模塊,分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種模式。手動(dòng)模式可以控制嬰兒車前后左右的移動(dòng),自動(dòng)模式可以選擇設(shè)計(jì)好的5種模式,嬰兒車就可以做到自動(dòng)運(yùn)行。

4 系統(tǒng)測試

溫濕度測量參數(shù)表1所示,超聲波測量參數(shù)表2所示。

5 結(jié)語

在設(shè)計(jì)過程中,利用STC51系列單片機(jī)為核心制作完成的智能嬰兒車,大大降低了成本以及實(shí)施難度。其中單片機(jī)的信息處理來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)移動(dòng)及避障;采用藍(lán)牙遙控系統(tǒng),控制嬰兒車前后左右靈活運(yùn)動(dòng);采用藍(lán)牙模塊,實(shí)現(xiàn)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(nèi)進(jìn)行溫濕度檢測。部分電源采用5V可充電綠色電源進(jìn)行供電,節(jié)能環(huán)保。

[1]張群,楊絮,張正言,陸起涌.藍(lán)牙模塊串口通信的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2012,(03):79-82.

[2]崔偉,趙偉.藍(lán)牙技術(shù)及其應(yīng)用[J].電測與儀表,2002,(02):8-10+53.

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