婴儿床怎么安装

智能调控婴儿床的设计与实现

谢斌盛;邝维威

【摘要】为了提高宝宝的睡眠质量，减轻父母的负担，以ATmega16芯片为核心，

设计并实现一种智能型婴儿床。通过语音识别、温湿度检测等电路随时检测监控婴

儿的睡眠环境。主要讨论了该婴儿床的硬件和软件部分的设计思想及实现方法，并

提供了测试实验数据，试验验证了方案的可行性和合理性，并具有一定的实用

性。%AnintelligentbabycribwithATmega16asthecoreisdesignedand

realizedtoimprovethesleepqualityandre⁃

usingspeechrecognitionandtemperatureandhumiditydectection

circuits,baby′ssleepingenviron⁃mentistestedandmonitoredatanytime.

Thepaperdiscussthedesignideaandmethodofthecrib′shardware

andsoftware,erimentverifiesthefeasibility

andrationalityofthedesignschemeandtheintelligentcribhasvery

strongpracticality.

【期刊名称】《现代电子技术》

【年(卷),期】2013(000)005

【总页数】3页(P125-127)

【关键词】ATmega16芯片;智能型婴儿床;语音识别;温湿度检测

【作者】谢斌盛;邝维威

【作者单位】广州大学实验中心，广东广州510006;章和电气设备有限公司，广

东广州510507

【正文语种】中文

【中图分类】TN911.7-34

0引言

随着智能家居的逐步实现，一种新型的婴儿床跃入了新生家庭的眼球，受到越来越

多人的关注。新生婴儿常夜半啼哭，父母们往往为了照顾婴儿而焦虑疲惫。近年来，

国内外有很多研究者开始致力于研究开发智能型婴儿床，这可为父母们提供不少便

利。

本文设计了一种以ATmega芯片为主控MCU的智能型婴儿床系统，它主要通过

检测环境声音等信息，从而实现了根据婴儿哭闹声改变其睡眠环境的功能，给婴儿

提供贴心关怀的同时，也给父母带来了方便。在本文中，从硬件设计、软件设计及

机械部分对该系统的设计思想和实现方法进行了阐述，并对系统进行了性能测试试

验，试验结果表明所设计的智能型婴儿床系统的性能达到了设计具体要求。

1婴儿床系统的设计构思

系统由机械和电路两部分组成。机械部分的床架四角下方装有滑轮，有一个小吊床

装在床架内。吊床一端接传动杆，传动杆固定在传动轴上，然后传动轴又与摆杆相

连接；吊床的另一端与从动杆相接，从动杆固定在转轴上，转轴固定在床架上。元

器件和传感器组成的电路控制部分安装在床架上。智能婴儿床克服了传统四腿固定

式床和四腿下装轮活动式床在婴儿哭闹的时候需要人抱或推动哄孩子的不足，可自

动摇床。并且采用智能的语音识别技术，能识别出孩子的声音与大人的声音，从而

判别是否需要摇床，以及根据孩子的哭声大小控制摇床的速度。此外，该系统还具

有尿床报警功能，系统安装的湿度传感器能感应到婴儿是否尿床，并通过蜂鸣器报

警以及在LED显示屏上告示父母宝宝尿床了。智能调控婴儿床与以往传统的智能

婴儿床相比有着革命性的创新，结构简单实用，大大减轻了父母的负担。

2系统硬件设计

智能婴儿床在硬件上总体可分成以下几大模块：LED点阵模块、数码管显示模块、

语音识别模块、电机驱动模块、按键模块、主控制模块。每部分都不是独立运行，

是相互交织的。系统总框图如图1所示，系统中主控制芯片用ATmega16，语音

识别模块用SPCE061A芯片，其内部集成DSP内核。尿床检测通过传感器

DHT11实现。

图1系统总框图

2.1ATmega16主控芯片的介绍

ATmega16是一款高性能、低功耗的8位AVR微控制器。具有先进的RISC结构，

数据吞吐率高达1MIPS/MHz，内部有16KB的FLASHMemory，1KB的

SRAM，还带有512B在线可编程E2PROM，方便数据存储，且支持ISP功能。

同时具有8路10位A/D转换器，对于数据采集系统而言，外部无需单独的A/D

转换器，从而降低了成本。故AVR单片机在软/硬件开销、速度、性能和成本诸多

方面取得了优化平衡，是高性价比的单片机。

2.2语音识别芯片的介绍

SPCE061A是继μ′nSPTM系列产品SPCE500A等之后凌阳科技推出的又一款性

价比很高的16位微控制器。内嵌32KB的FLASH，两路DAC，能实现少量语音

的存储、放音；同时该芯片自带8路10位精度的ADC，其中一路为音频转换通

道，并且内置有自动增益电路，这为实现语音录入提供了方便的硬件条件；具有较

高的处理速度，能够非常容易、快速地处理复杂的数字信号。与SPCE500A相比，

以μ′nSPTM为核心的SPCE061A微控制器是适用于数字语音识别应用领域产品

的一种最经济的选择。

2.3检测系统

检测系统包括温度、湿度、语音三方面的检测，其中语音的检测是由语音识别芯片

来实现，而温湿度的检测是采用DHT11作为信号获取传感器。DHT11是一款含

有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它采用专用的数字模块采集技术和温

湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。在本设计中

DHT11通过一条双工数据线外接一个上拉电阻连接到ATmega16上，经过一系

列的握手通信后，才能进行数据传输；ATmega16接收到DHT11发过来的温度、

湿度数据后，把它们分别显示在数码管上，而且尿床报警也是通过检测DHT11上

的湿度变化来判别的。为了防止梅雨天气的湿度比较高而出现的误判，在此采用一

种科学的方法，即每隔10s采集一次湿度进行对比，如果10s内湿度上升7点视

为尿床，如此一来可避免梅雨天气误报的情况。

2.4电机控制部分

由于单片机无法直接驱动直流电机，本电路中采用了L298N芯片进行驱动，如图

2所示。L298N是SGS公司的产品，其内部包含4通道逻辑驱动电路，即内含二

个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46

V，2A以下的电机。L298N可驱动2个电机，OUTl、OUT2和OUT3、OUT4

之间可各接1个电动机。INPUT1、INPUT2和INPUT3、INPUT4接输入控制电

平，控制2个电机的正反转，ENA、ENB为使能端，控制电机的停转。在本设计

中，只需要一个电机进行摇床控制，电机的运行控制情况如表1所示。在图2电

机驱动电路中，L298N与ATmega16控制连接部分采用了光耦隔离，控制端和驱

动端电气完全隔离，它们之间不共地，信号传输完全通过光传输，电机采用12V

供电，考虑到电机运行时可能引起的过压，在其输出端加了保护二极管，当其电压

超过12V并到达二极管的开启电压时，其电位将会钳定在12V与开启电压之和

上，从而保护了电机以及芯片。

图2电机驱动电路图

表1电机运行情况表?

3系统软件设计

在系统硬件构架完成后，系统软件完成整个检测、控制功能，其总体结构可由以下

几部分构成：温湿度检测模块，显示控制模块，语音识别模块，主程序控制模块。

以下为软件系统设计的部分代码（温湿度检测程序）：

//==============温度湿度显示函数===============//

voiddelay1（void）

{intk；

for（k=0；k<400；k++）；

}

voiddataout（unsignedchartemp）//温度读取函数

{

unsignedchari，temp1；

temp1=tab[temp]；

for（i=0；i<8；i++）//8位的数据流

{scloff；

if（（temp1&0x80）!=0x80）dioff；

eldion；

sclon；

temp1<<=1；

scloff；

}

}

//=============按键读取========================//

unsignedcharget_key（void）

{

staticunsignedcharkey_time=0；

staticunsignedcharkey_value=0；

unsignedcharkey_n=0；

key_n=～（PIND|ALL_KEY）；

if（key_n==key_value）//按键防抖

{

if（key_time<10）

key_time++；

elif（key_time==10）

{

key_time++；

returnkey_value；

}

}

elkey_time=0；

key_value=key_n；

return0；

}

//==================主程序====================//

voidmain（void）

{

ucharvalue_back=99；

ucharvalue_after；

ucharwarn=35；

ucharcompetion；

uintcount_s；

uchark；

DDRD=0X7A；//配置I/O寄存器

PORTD=0X9F；

DDRA=0XFF；

PORTA=0XFF；

DDRB=0XFF；

PORTB=0XFF；

OCR1A=500；//配置定时器

TIMSK|=（1<

TCCR1A=0X00；

TCCR1B|=（1<

TCCR1B|=（1<

SEI（）；

}

4系统测试

在系统硬件与软件部分设计完成后，对其进行测试，部分测试情况如图3（a），

图3（b）所示。

图3部分测试情况

5结论

智能婴儿床的开发涉及到电子、计算机、电气、机械等多个学科领域，是一个综合

性的应用课题。本文着重以智能为前提，介绍了智能婴儿床的设计思想及硬件实现

方法，试验证明了整个系统的可靠性较高，实用性较强，而且易于维护和扩展，若

能在摇床的舒适度以及成本这两方面再加以研究，将具有产品化、市场化的意义。

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