基于51單片機的多功能智能嬰兒床設計

張曉雨 張鴻昌 趙影 侯愛爽 李濤

摘要：本系統通過單片機作為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，并且實現了將檢測信息通過SIM900A模塊使用短信發送給家長，家長也可通過手機藍牙實現嬰兒床搖床、播放音樂等功能。本設計大大節省了家長看護嬰兒的時間，使家長在快節奏的生活中更好的照顧嬰兒，給嬰兒一個舒適成長環境。

關鍵詞：智能檢測;單片機;嬰兒床

隨著社會的不斷發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境和早期教育，為嬰兒創造一個好的生活、成長的環境是每個家庭義不容辭的責任。但是，快節奏的生活卻讓很多家庭對嬰兒進行無微不至的照顧。根據報告顯示，近年來發生過多起因家長的疏忽問題導致的嬰兒安全事件。所以社會上迫切的需要一款設計優良、性能完備的智能產品來監控嬰兒所處環境狀況的細微變化，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計，該設計可以通過特定的傳感器對嬰兒進行實時的監控和智能護理，并在嬰兒生活環境或者自身身體狀況出現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、舒適的環境中成長。

一、體溫監測功能

本設計通過使用MLX90614紅外測溫模塊實現對嬰兒體溫的檢測，通過軟件的控制，當嬰兒體溫超過設定的閾值時，通信模塊會發送警示短信給家長，提醒家長及時帶嬰兒就醫。MLX90614紅外測溫模塊具有非接觸、體積小、精度高、成本低的優點。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。該模塊由光學系統、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據。

二、踢被監測功能

通過特制顏色的被子和床墊，利用顏色識別模塊TCS3200可以實現對嬰兒踢被的檢測功能。顏色識別模塊可以根據識別不同的顏色輸出不同的RGB值，本設計通過識別不同顏色的被子和床墊，實現了踢被監測的功能。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，從而發出預警。TCS3200是一種可編程彩色光到頻率的轉換器，該模塊通過集成的64個光電二極管以及三種濾光器實現對不同顏色的檢測功能。

三、有害氣體監測

多功能智能嬰兒床設計中包含有毒氣體監測功能，當嬰兒所處環境中所含有的有毒氣體濃度超過MQ2模塊硬件設置范圍時，系統會發出警告并通過繼電器控制排風扇，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嵌在床墊里的濕度檢測裝置以及外部繼電器。當嬰兒尿床時，濕度檢測裝置檢測到濕度超出設定閾值，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、哭聲監測

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

六、GSM模塊

當嬰兒所處環境或自身身體狀況發生變化并達到設定的峰值狀態時，單片機會控制GSM模塊SIM900A發送特定的信息至家長的手機上，提示家長根據信息及時照看嬰兒。

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，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，快節奏生活使得智能設備越來越受人們的歡迎。本設計不僅可以實現對嬰兒的智能護理，且相比較于市面上其他同類設備相比，還可以通過GSM模塊實現與家長的通信，使家長實現了對嬰兒生活環境的智能監護。