余章平

【摘 要】本文介绍了由单片机控制的新型多功能婴儿摇篮系统设计。单片机作为控制核心，该系统的功能是：当有哭声信号时摇篮启动，播放轻音乐，当有温湿度报警信号输入时，启动报警系统，同时可以显示设定温度和婴儿体温状态。

【关键词】单片机；声控；体温检测

一、引言

现代家庭大多是独生子女家庭，父母对子女的婴儿期培育非常重视。然而养育婴儿是一件非常消耗时间和精力的事情，常常会与父母快节奏的工作生活产生冲突。有些父母因为夜间照顾婴儿，长时间不能得到很好的休息，甚至严重影响了健康和正常的工作。据了解，有很多的上班族父母都会为照顾婴儿而苦恼。有的父母并不能及时帮婴儿换尿包。婴儿夜间发烧，而父母不能及时发现并治理，从而导致婴儿病情严重。种种情况说明了传统的婴儿床已经满足不了当代人的需求。所以设计一款合适的摇篮不仅能保证婴儿的健康成长，也能在很大程度上减轻父母的负担，使父母不必为整夜照顾婴儿而劳烦，从而保证大人和孩子都拥有更高的生活质量，这便是本设计的目的所在。

二、系统设计

本设计的系统框图如图1所示。控制模块由AT89S52单片机作为控制核心，硬件电路分为声音检测、温度检测、湿度检测、电机驱动和报警等模块。软件部分应用单片机C语言实现了本设计的全部控制功能，包括温度设置、电机驱动、状态显示、报警等。

其中，温度检测选用芯片18b20，因为它体积小，仅有一根数据线，系统简单，可以将它放入婴儿摇床里，当检测到婴儿的体温高于或低于预先设定的范围时，单片机就会发出报警信号。婴儿哭声的检测电路模块声音传感器模块组成。 可以检测周围环境的声音强度，虽然传感器只能识别声音的有无（根据震动原理）不能识别声音的大小或者特定频率的声音 ，但能保证采集到的是婴儿的哭声，只有哭声信号才能通过比较电路启动摇篮。

实现的整体功能是：

①当婴儿哭叫时通过声控电路控制电机自动摇动；

②摇篮有定时功能：一定时间后停止摇动；

③当婴儿尿床时通过湿度感应器的信号启动自动报警；

④婴儿体温自动监护保温功能：体温传感器在宝宝身上进行自动测温，当宝宝体温超过或低于正常值时会自动发出报警信号通知看护者关注婴儿的状况。

三、硬件设计：

（1）主控模块 采用STC89C52芯片构成最小控制系统，STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器的低电压，高性能COMOS8的微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。单片机最小应用系统一般包括主控单片机芯片、电源电路、复位电路和晶振电路。

（2）显示模块 单片机应用系统中使用的显示器主要有发光二极管显示器，简称LED；液晶显示器，简称LCD。结合本设计的特点，在这里系统的显示采用发光二极管作为显示器件。由于STC89C52单片机的I/O口驱动能力较弱，所以显示部分的电路经过9014三极管放大电路后，驱动两位共阴极LED数码管的方式。

（3）检测模块 分为温度检测和声音检测，湿度检测电路主要用集成湿度传感器IH3605完成对婴儿尿床的检测。，此传感器在片内可完成信号的调整，且精度高，线性好。声音检测是本系统设计中的一个关键部分，要求具有较好的灵敏度和抗干扰能力。驻极体传声器是一种微型声电转换器，这种传声器具有灵敏度高、频率响应范围宽和体积小等优点。在本系统中选用驻极体话筒作为声音检测部分的声音传感器，用其将声音信号变换成电信号。所选前置放大电路如下，再通过电压比较器连接到单片机的I/O口。

（4）报警及驱动模块 报警系统有单片机及led和喇叭组成，当检测到婴儿啼哭或尿床时可发出警报，并驱动电机时摇篮摇起来或者发出音乐，注意的是于AT89S52单片机管脚最大直流输出电流为15mA，不足以驱动电机，为了获得较大的驱动电流，在单片机引脚和电机驱动引脚之间接入一个三极管，串联一个电阻，三极管基极接单片机，集电极接地，发射极驱动电机，构成共集电极放大电路，来放大单片机输出的电流。本文采用的三极管8550是一种低电压，大电流，小信号的PNP型硅三极管，放大系数约为150，放大后的电机驱动电流可达到2A左右。在电机的正负引脚间反串一个二极管，用来保护三极管。

四、软件设计

利用单片机丰富的内部资源完成智能婴儿摇篮的各种功能，主程序的功能是负责湿度检测、声音检测、温度的实时显示、读出并处理DS18B20的测量的当前温度值，温度测量每1s进行一次，并与设定的报警温度相比较，若超出范围就报警。

流程图如上：

4.1主程序流程图

整体原理图如下：

五、结论

使用传统婴儿摇篮，需要看护者一直陪伴在婴儿旁边，不仅耗时而且往往使看护者很疲惫。智能婴儿摇篮系统通过单片机的控制，实现了自动控制，减轻了婴儿看护者的劳动负担，促进了婴儿的健康睡眠，提高了大人和小孩的生活质量。

参考文献：

[1]王庆有. 光电传感器应用技术.北京：机械工业出版社.2007.

[2]张义和，袁彩霞.例说51单片机（C语言版）.北京：人民邮电出版社.2008.