基于STM32的智能婴儿床设计

基于STM32的智能婴儿床设计作者：潘子淇付若冲刘启航田新志

来源：《电脑知识与技术》2020年第23期

摘要：分析了目前市面婴儿床产品的功能与特色，将嵌入式控制技术、物联网技术应用于婴儿床上，设计出具有自动摇摆、尿床检测、温湿度检测、啼哭检测、空气质量检测、情绪安抚及报警装置的多功能智能婴儿床，为婴儿提供一个科学、健康、舒适的成长环境。为照料者提供了智能化的辅助功能。

关键词：STM32;智能婴儿床

中图分类号：TP311; ; ; ; 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）23-0214-02

Abstract： Based on the analysis of the functions and features of the baby bed products on the market， the embedded control technology and the Internet of things technology are applied to the baby bed， and a multi-functional intelligent baby bed with automatic swing， bed wetting

detection， temperature and humidity detection， crying detection， air quality detection，emotional comfort and alarm devices is designed to provide a scientific， healthy and comfortable growing environment for the baby 。 It provides intelligent auxiliary functions for caregivers.

Key words： STM32; smart crib

1 引言

近年來，随着科学技术的发展，人们的生活水平越来越高，对生活质量的要求也越来越高。家长对婴幼儿的投入也越来越多。在国家二胎政策的落地，优生优育的思想指导下，婴幼儿相关产品异常火爆。婴儿床作为一项婴儿出生后必不可少的物件，受到了广大厂家的青睐，纷纷研制出相关的新型的婴儿床，但目前市面上的婴儿床大多功能单一，无非就是能够播放吸引婴儿注意的音乐等。对于这样的婴儿床并没有做到在婴儿的照料过程中减轻照料人的压力，以及精致照料的功能。功能稍全的却价格不是普通工薪阶层可以接受的。

针对以上问题，本文设计了一款基于STM32芯片为核心的智能婴儿床，可以通过温度传感器、湿度传感器、声音传感器来实时监测婴儿的状态，在能保障婴儿健康成长的同时，还可以缓解父母的压力，让父母从照顾婴儿的繁忙中抽出闲暇，却又不用担心婴儿的状况。且成本很低。

2总体设计

要对婴儿进行精细照料，又能让照料人省时省力的功能，要求智能婴儿床要具有基本的湿度检测系统、声音检测系统、报警系统、空气质量检测系统、缓解婴儿情绪的音乐播放系统和摇晃控制系统、无人状态下的视频监控系统以及手机端控制系统等。系统总体设计框图如图1所示。

本系统采用STM32芯片为主要控制核心对各模块进行控制。将系统的相关检测模块安装在婴儿床相应位置，比如摄像头安装在床尾可以清楚地监视婴儿的活动状态，位于床底的温湿度传感器可以对婴儿的尿湿、体温不正常的状况进行检测;声音传感器则是对啼哭等状况的发生进行实时监测;空气质量传感器根据检测到的数据实时的显示在电子显示屏上，也可以通过网络传送到手机控制端。当婴儿出现情绪波动时可以立刻启动用于缓解婴儿情绪的摇晃控制和音乐播放。当有状况发生的时候，此系统可以通过系统的WiFi模块将警报信号发送出去，给予父母最及时的通知。同时在手机端的小程序提供给家长时刻查看到婴儿的全部信息，方便且快捷。

3 检测模块

3.1温湿检测模块

婴儿尿床是婴儿照料中很平常的事情，若能及时发现婴儿的尿床行为，可能及时的更换衣物，给宝宝最贴心的呵护。对于婴儿的温度与是否尿湿系统采用DHT11传感器。

DHT11数字温湿度传感器是一个成品模块，采用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，具有很好的可靠性和稳定性。DHT11包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，其响应速度快、抗干扰能力强、性价比高等优点。DHT11与STM32芯片直接连接。系统采用快速轮询方式不停地读取温湿度数据，并通过控制系统输送到显示屏上。

3.2声音检测模块

声音检测模块主要用于检测婴儿的啼哭，让照料者能即使不在床前也能在第一时间得知婴儿的啼哭。

声音传感器采用了LM386音频放大芯片。LM386是一种音频集成功率放大器，优点是自身功耗低、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等。LM386音频放大芯片有4个引脚。分别是DOUT（数据输出）、AOUT（模拟输出）、GND（地线）、VCC（电源线）。

3.3空气质量模块

宝宝的健康是家长最关心的问题，新生婴儿的免疫系统较弱。新房装修、家具散发出的有害气体、空气中的有害物质等都会对新生婴儿造成伤害，对于空气检测模块系统使用MQ-135 空气质量传感器。

MQ-135是一款低成本的模拟气体传感器。适用于检测NH3、NOx、酒精、苯、烟、CO2等危险气体。MQ-135气体传感器模块有4个引脚：VCC（需要5V），GND，模拟输出和数字输出。系统一旦发现某种物质超标系统立即启动报警系统。

3.4声光报警器

报警装置的作用是一旦系统检测到不利于婴儿健康信息时通知照料人的一种装置。其框图如图4所示。

报警器采用SMF-27蜂鸣器，当婴儿的体温或湿度高于预设值是报警，以此来提醒婴儿的父母赶紧照顾婴儿。

3.5舒缓情绪模块

音乐播放器：当婴儿出现烦躁焦虑时，可以启动系统的音乐播放功能来舒缓其焦虑情绪。音乐播放器采用JQ8400模块，芯片模块结构简单，可以将要播放的音乐下载到外部存储器中，通过读取音乐文件进行播放，播放器音质细腻，可以对婴儿的耳朵起到很好的保护。