智能婴儿摇篮设计毕业论文文档格式.docx

智能婴儿摇篮设计毕业论文文档格式.docx

《智能婴儿摇篮设计毕业论文文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《智能婴儿摇篮设计毕业论文文档格式.docx（38页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

2.2AVR及其开发环境简介

2.2.1AVR单片机简介系统

2.2.2ATmega16单片机的特点

2.2.3AVR集成开发环境的简介

2.3控制系统设计

3智能婴儿摇篮主要功能模块的设计与实现

3.1系统总体结构

3.2硬件模块设计

3.2.1电源模块设计与实现

3.2.2单片机控制模块设计与实现系统总体程序设计

3.2.3时钟控制单元设计与实现

3.2.4直流电机驱动的设计与实现

3.2.5音频检测模块设计与实现

3.2.6报警电路设计与实现

3.3软件模块设计

3.3.1晶振的配置

3.3.2系统总体程序设计

3.3.3电机驱动模块程序设计

4系统测试方法及工具

结 

论

参考文献

致 

谢

附录一：

硬件电路原理图

附录二：

实物图

附录三：

单片机程序

随着社会经济的发展，人们的生活也都逐渐提高，许多拥有婴幼儿的家庭都希望孩子有个良好的成长环境，但是年青的父母需要同时兼顾宝宝和家庭生活感到非常疲惫,他们需要一个不仅舒适而且具有人工智能的摇篮。

智能婴儿摇篮可以提供给宝宝舒适摇晃,又可以通过音乐和玩具锻炼视力和智力发育,使得妈妈们也可腾出手来处理家务或者休息。

从而大大的减轻了婴幼儿父母的劳动负担，促进了婴儿的深度睡眠，提高了大人和小孩的睡眠质量，为婴儿的健康成长提供保证。

1.1.1 

课题背景

国内外婴儿摇篮的设计者主要从婴儿摇篮科学的供应婴儿正确睡姿和婴儿摇篮功能的设计两大方面来进行研究。

国内外常用的婴儿摇篮其形状略似篮子，多用木、竹、柳条以及金属制作。

摇篮的主要特点是可以有节奏地左右摇摆，使婴儿易于入睡。

早期的摇篮利用挖空的树干制成，以后又发展为各种材料制成的长方形无盖箱体，并装有可以拆除的摇杆。

随着时代的变迁，在摇篮的护栏或镶板上，也经常饰有不同类型的花纹及图案，并涂有艳丽明快的色彩。

早期的摇篮多用绳索吊于房梁或横木杆上，后来多悬挂于木制或金属制的框架内。

它的动力驱动有两种，一个是在摇篮底放一块磁铁，在支架中央放一块电磁铁，并会发出脉冲磁场，当该脉冲频率与摇篮晃动频率相同时，该脉冲磁场会对磁铁产生一个吸力与斥力，使摇晃不断得到动力而摇晃不止。

它是由一个下座连支架、一个摇篮、一个平衡块与平衡杆组成，下座的支架有一个轴承通过轴与摇篮相连接，并且可以自由转动，平衡块是可以调节重量，使摇篮的重心处于转轴上。

另一种是用一个汽车雨刷的电动机，使其每次晃动时能推动摇篮的摇晃。

动力部分是用一个汽车用雨水划水器安装在轴承处，每当划水器将滑臂划动一下，就会带动摇篮晃动一下。

如果调节划水器划动频率，即可使摇篮晃动频率改变。

这二种方法均有结构简单、安全有效的优点。

为了提高婴儿摇篮的智能性和可靠性，使其功能更加全面，摇篮应能任意调节摇篮角度，可将摇篮沿X轴与Y轴倾斜任意角度；

有自动声控器，当婴儿哭时会自动晃动，一旦婴儿熟睡10分钟后会逐渐停止晃动；

有电子监视探头观察婴儿睡觉状况；

当婴儿大哭时会有声控器传向监护人；

当婴儿尿床时会自动报警；

当婴儿体温达到38℃以上时会自动报警，可以有效降低婴儿猝死综合症的发病率；

能自动控温在25℃左右；

床垫高度可自动调节便于家长为婴儿更换尿布。

1.1.2 

课题研究意义

很多父母认为，宝宝还小，总要和家人睡在一起，这样才方便照顾，随时知道他的需求，其实，与家人同床会影响宝宝的生长发育，而智能婴儿摇篮可以帮助父母会随时知晓宝宝在独睡过程中是否有状况发生。

首先，容易缺氧，大人呼出的气体中二氧化碳含量较高，而宝宝的大脑发育正需要更多的氧气，和宝宝同床睡眠时，很容易造成宝宝大脑供氧不足，进而影响身体的正常发育。

其次，有窒息危险，同床睡眠过程中，大人会因为身体翻动而压到宝宝，很容易导致窒息的危险。

另外，睡眠不良，两人甚至三人同床，很容易互相影响，比如打鼾、睡觉“不老实”，特别是对神经系统尚在发育的宝宝来说，会导致睡眠不稳、半夜惊醒的状况，不利于身心的健康发育。

还有可能造成疾病传染，日常生活中，大人接触的事物环境较为复杂，即使注意清洁，身上也难免会携带很多细菌，宝宝的抵抗能力还很弱，很容易被细菌感染。

尤其要在保证婴儿充足的睡眠同时也保证监护人有充足的睡眠，有些婴儿对自然环境不适应，昼夜颠倒，父母白天上班他睡觉，父母晚上休息他闹腾，让监护人很难有良好的休息。

有些婴儿休息时间安排不当，有的晚上提前入睡，半夜睡醒，没人哄就哭闹，也影响了监护人的正常休息。

多功能婴儿摇篮是一种能自动晃动带定时、声控、MP3播放、尿床报警功能为一体的婴儿摇篮，在监护人忙于其他事情时，能有效替代监护人护理婴儿。

1.2.1 

研究现状

智能婴儿摇篮和普通摇篮相比，功能强大，声控、遥控、电动、音乐集于一体，能够很好的为宝宝及其监护人提供很大的方便，使婴儿和监护人都能有充足的睡眠环境，使睡眠问题不再困扰婴儿的健康成长和监护人的正常作息。

随着社会经济的发展，文化的进步，越来越多拥有宝宝的家庭需要一款智能婴儿摇篮，在未来将体现其优越性。

1.2.2 

发展趋势

婴儿是一个相对较大的弱势群体，因此如何科学，合理的照顾婴儿是一门学问。

在国内外市场也有一些婴儿用的摇篮，功能较少，达不到智能化，摇摆幅度也没有进行过检测，我们针对天津，北京两地的婴儿市场进行考察，发现市场上的大部分摇篮摇摆幅度大小不一。

主要依靠用户主观感觉来决定系统的运行，不具有科学性，因此并没有得到太广泛的应用。

本作品将可编程控制器和传感器检测技术应用到宝宝摇篮，是目前市场上所没有的，并且本作品所采用的盛群单片机处理方式相对目前的简单的数字芯片处理方式比较而言更加方便快捷，安全稳定，功耗低，更适用于对婴儿的监控护理。

婴儿一直是一个大的消费群体，故它具有很大开发价值，必将为有婴儿的家庭带来福音。

本设计运用ATMEL公司提供的ATmega16单片机，设计一个智能婴儿摇篮来应用于短时间代替人员的护理。

本文确定了系统设计的要求，介绍了系统设计的编程软件及其开发环境，分析了系统的基本工作原理，从硬件和软件两个方面详细地阐述了系统的制作思路，并通过实验验证、测试了系统所能实现的功能和达到的技术指标。

（1）作品功能：

●床身为大框摇篮：

与传统摇篮床相比更宽敞、舒适、方便、安全，使用时间更长；

●具有摇摆功能的同时也更具娱乐性；

●1、低位床板可作矮床或玩具储物框使用；

2、高位床板可作茶几或桌子使用；

3、亲子床可依家长意愿或依据室内家俱、成人床摆设，按需下翻任意长 

边护栏成为与成人床连接的亲子床，便于家长护理；

●弧形支架可摇可定：

专备有旋钮式支撑足，可拆可分，从而实现摇、定自如；

●功能转换简便快捷：

采用旋钮、合页、塑料锁紧套、弹簧插销、高强度活动金

属挂钩等连接方式实现功能快速自由转换，无需另配工具，非常方便。

●床板高低两档调节：

采用高强度活动金属挂钩可轻松快速实现床板两档调节；

●带加长支架：

方便孩子成长使用；

●带蚊账：

保护孩子不受蚊虫叮咬；

●带护套、床围：

婴儿床状态或矮床状态可使用护套和床围，安全又美观；

●床体设计整体造形简洁流畅、富于美感；

●配带刹车万向轮：

方便婴儿床移动和固定。

●工作方式安全简单，稳定可靠。

●软件与硬件相结合，管理、使用方便。

●盛群单片机的运用使设计具有强大的扩展性。

●安装方便，功耗小。

（2）作品特色：

●平稳均衡摇动,可使婴儿的大脑神经调节平稳、入睡迅速。

实验中发现,使用电动摇篮入睡的时间,比传统的手动摇篮入睡的时间可提前2-4分钟。

经专家证实,传统的手动摇篮摆幅大小不稳定,摆动速度也不稳定。

在摇动过程中,小孩平衡调节神经,不断地进行调节、复位,容易出现头昏,吐奶现象。

而自动摇篮可根据婴儿的需要而调节稳定的摆幅,匀速平衡摆动,对婴儿脑神经的起到良好的保护作用。

因此,婴儿入睡快、睡眠质量好。

●优美动听的音乐催眠,符合现代早期教育观念,对婴儿进行音乐和美的熏陶,促进婴儿脑神经发育,激发潜能。

●妈妈的好帮手，妈妈的怀抱及摇晃是给宝宝最好的抚慰,但在现在快节奏的生活方式下,年青的父母需要同时兼顾宝宝和家庭生活感到非常疲惫,而智能婴儿摇篮则可以帮到爸爸妈妈。

智能婴儿摇篮可以提供给宝宝舒适摇晃,使妈妈们也可腾出手来处理家务或者休息。

基于智能控制越来越普遍的发展形势，本文设计了一种智能婴儿摇篮，它能代替护理人员短时间内对婴儿进行监护，并在婴儿哭闹时对护理人员远程报警，能较好的实现无人监护功能。

在设计系统时，要求设计出的系统具有良好的实际应用价值。

这就要求我们能够提出一个完善的设计方案，在技术上既是可行的，又是可靠的；

另一方面，又需要系统在能够较好的满足实际工作要求的同时，其实现越简单越好。

从这种平衡原则出发，本文确定所设计的基于MCU智能婴儿摇篮的设计要求。

2.1.1 

系统总体框架设计

多种传感器和信号采集电路通过宝宝发出的信号进行处理，然后送给单片机，单片机对采集来的信号进行判别，若是宝宝的啼哭声，首先会发出控制信号，促使报警线路工作，发出报警信号，提示监护人宝宝的状态；

同时单片机将另外发出三路信号，其中一路控制照明线路工作，判断外部环境，如是夜晚则打开照明电路；

其中一路控制各部分电动机的正常工作，通过机械结构实现摇篮的摇摆；

另外一路控制音乐线路工作，通过音乐芯片实现在宝宝啼哭时音乐的播放。

2.1.2 

系统机械结构的设计

为了婴儿的生长发育，机械结构得保证摇篮参数严格符合国际标准。

所有零件都事先用UG软件进行建模，使机械结构非常直观并进行精确测试，保证制造的精准度，最大程度减少缺陷。

机械的连接采用H形铝，平行度、垂直度和同轴度均严格精度要求（±

0.1mm），以达到摇摆频率和角度符合测试要求。

如图2-1所示。

图2-1婴儿摇篮摇摆机械结构

本设计采用ATMEL公司的ATmega16单片机作为核心处理元件，对采集到的数据进行处理和传输。

2.2.1 

AVR单片机简介系统

ATMEL公司是世界上有名的生产高性能、低功耗、非易失性存储器和各种数字模拟IC芯片的半导体制造公司。

于1997年推出全新配置的、采用RISC（ReducedInstructionSetCPU,精简指令集）结构的新型单片机。

RISC技术综合了半导体集成技术和软件技术。

它是相对于CISC（ComplexInstructionSetCPU，复杂指令集计算机）而言的。

RISC通过优先使用频率最高的简单指令、避免复杂指令、采用固定指令长度、减少指令格式和寻址方式等方法来缩短指令周期，提高处理器的运算速度。

传统的CISC结构，单片机外部振荡器的时钟被分频降低到内部执行周期。

AVR单片机没有对外部时钟分频，通过一个周期内执行一条指令，因此，AVR单片机具有接近1MIPS/MHz的高速处理能力。

AVR单片机采用32个通用寄存器组成的快速存取RISC寄存器，每一个寄存器

都可以代替一个累加器工作，使得处理器可以在执行当前指令时取出要执行的下一条指令，从而避免了传统的基于累加器的单片机因累加器和存储器之间的数据传输带来的瓶颈效应，提高了系统的性能。

所有的寄存器都直接与算逻单元（ALU）相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。

这种结构大大提