【正文】 ⑵ LCD 驅(qū)動(dòng)電壓 （ VDDVL）： +～ +； ⑶ 工作溫度 （ Ta）： 0～ 60℃ （常溫） /20～ 75℃ （寬溫） ； ⑷ 工作電流： ； ⑸ 屏幕視域尺寸： *。另外還有字符生成 RAM（ CGRAM） 512 字節(jié)，供用戶自定義字符。 表 2 1602 引腳定義 引腳號(hào) 引腳名 電平 輸入 /輸出 作用 1 Vss 電源地 2 Vcc 電源 （ +5V） 3 Vc 對(duì)比調(diào)整電壓 4 RS 0/1 輸入 0=輸入指令 1=輸入數(shù)據(jù) 5 R/W 0/1 輸入 0=向 LCD寫(xiě)入指令或數(shù)據(jù) 1=從 LCD讀取信息 6 E 1,1→ 0 輸 入 使能信號(hào)， 1時(shí)讀取信息， 1→0 （下降沿）執(zhí)行指令 7 DB0 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 line0（最低位） 8 DB1 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 line1 9 DB2 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 line2 10 DB3 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 line3 11 DB4 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 line4 12 DB5 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 line5 13 DB6 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 line6 14 DB7 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 line7（最高 位） 15 BL0 +Vcc LCD 背光電源正極 16 BL1 接地 LCD 背光電源負(fù)極 1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口，上表 2為其引腳定義。 LCD 顯示電路 液晶顯示模塊因其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧、使用方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，在通訊、儀器儀表、電子設(shè)備、家用電器等低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 人機(jī)交互模塊 人機(jī)交互模塊的任務(wù)是：通過(guò)按鍵預(yù)置搖籃搖晃的定時(shí)時(shí)間， LCD 顯示器顯示嬰兒體溫狀態(tài)和定時(shí)時(shí)間、尿床報(bào)警等。 ⑧ 負(fù)壓 特性。 ⑦ 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能。最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為 200ms。 ⑤ 通過(guò)編程可實(shí)現(xiàn) 9～ 12 位的數(shù)字讀數(shù)方式。 ④ 測(cè)溫范圍為 55～ +125℃ 。 ② 在使用中不需要任何外圍元件。 DS18B20 溫度傳感器 的特點(diǎn)如下： ① 獨(dú)特 的單線接口方式。 3 Vdd 可選擇的 VDD引腳。開(kāi)漏單總線接口引腳。 3 2 1 圖 11 DS18B20 的引腳排列 其中 ,DQ 為數(shù)字信號(hào)輸入 /輸出端； GND 為電源地； Vdd 為外接供電電源輸入端(在寄生電源接線方式時(shí)接地 )。因此用它來(lái)組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)，具有線路簡(jiǎn)單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分方便。它主要由 4 部分組成 : 64位 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度 報(bào)警 觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。它被廣泛應(yīng)用于精密儀器間、存儲(chǔ)倉(cāng)庫(kù)等需要測(cè)量和控制溫度的地方。在使用過(guò)程中 ,信息經(jīng)過(guò)單線接口輸入輸出，因此從處理器到 DS18B20僅需一根 I/O數(shù)據(jù)線。當(dāng)傳感器采集到的溫度超出設(shè)定范圍（即嬰兒發(fā)燒）時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。而且，原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，相對(duì)于 集成濕度傳感器 IH3605 成本更低。 若嬰兒尿床， 濕度檢測(cè)電路兩極電阻由無(wú)窮大降低為幾十歐姆，可利用此性質(zhì)，通過(guò)電阻分壓使得電平變化完成尿床檢測(cè)功能。但價(jià)格較高。 大學(xué)生部落 圖 8 LM324 引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu) 濕度檢測(cè)電路 濕度檢測(cè)電路主要用于嬰兒尿床的檢測(cè)。 LM124 是軍品 ,LM224為工業(yè)品 ,而 LM324 為民品。 LM324 引腳排列見(jiàn)圖 8。每一組運(yùn)算放大器可用如圖所示的符號(hào)來(lái)表示，它有 5 個(gè)引出腳， 其中 “+”、 “”為兩個(gè)信號(hào)輸入端， “V+”、 “V”為正、負(fù)電源端， “Vo”為輸出端。 LM324 的特點(diǎn)： ① 短跑保護(hù)輸出； ② 真差動(dòng)輸入級(jí)； ③ 可單電源工作： 3V32V； ④ 低偏置電流：最大 100nA； ⑤ 每封裝含四個(gè)運(yùn)算放大器； ⑥ 具有內(nèi)部補(bǔ)償?shù)墓δ埽? ⑦ 共模范圍擴(kuò)展到負(fù)電源； ⑧ 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的引腳排列； ⑨ 輸入端具有靜電保護(hù)功能。 0 伏或者高到 32 伏的電源下，靜態(tài)電流為 MC1741 的靜態(tài)電流的五分之一。與單電源應(yīng)用場(chǎng)合的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點(diǎn)。它的輸入電壓可低到地電位，而輸出電壓范圍為 O～ Vcc。 1． 5V～177。 四路運(yùn)算放大器 LM324 LM324 為四運(yùn)放集成電路，采用 14 腳雙列直插塑料封裝，內(nèi)部有四個(gè)運(yùn)算放大器，有相位補(bǔ)償電路。這樣，駐極體話筒的輸出線便有三根。接二極管的目的是在場(chǎng)效應(yīng)管受強(qiáng)信號(hào)沖擊時(shí)起保護(hù)作用。普通場(chǎng)效應(yīng)管有源極 (S)、柵極 (G)和漏極 (D)三個(gè)極。這樣高的阻抗是不能直接與音頻放大器相匹配的。駐極體膜片與金屬極板之間的電容量比較小，一般為 幾十 pF。膜片的另一面與金屬極板之間用薄的絕緣襯圈隔離開(kāi) ,這樣，蒸金膜與金屬極板之間就形成一個(gè) 電容 。 圖 7 駐極體微型傳聲器 傳聲器 主 要由聲電轉(zhuǎn)換和 阻抗 變換 兩部分組成。聲音檢測(cè)部分的電路如下圖所示： 圖 6 聲音檢測(cè)電路 駐極體微型傳聲器 駐極體微型傳聲器具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電聲性能好，廣泛用于盒式錄音機(jī)、話筒、手機(jī)、 MP3 及聲控等電路中 ?？蘼暤念l率范圍是從 赫茲到 赫茲。所選前置放大電路如下，再通過(guò)電壓比較器連接到單片機(jī)的 I/O 口。駐極體傳聲器是一種微型聲電轉(zhuǎn)換器，這種傳聲器具有靈敏度高、頻率響應(yīng)范圍寬和體積小等優(yōu)點(diǎn)。 為了方便緩沖，用一根橡皮筋將電機(jī)與搖籃底部相連 ，就可以解決電機(jī)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)動(dòng)方向的問(wèn)題，避免搖籃在轉(zhuǎn)向瞬間突然劇烈擺動(dòng)。當(dāng)單片機(jī)的 P3^6引腳輸出電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，電機(jī)啟動(dòng)。 圖 5 搖籃驅(qū)動(dòng)模型 本次設(shè)計(jì)的 搖籃 驅(qū)動(dòng)原理圖如圖 5 所示，搖 籃 的擺動(dòng)由電機(jī) 驅(qū)動(dòng) ，每當(dāng) CPU 啟動(dòng) 擺動(dòng) 系統(tǒng)時(shí)，只需控制電機(jī)前轉(zhuǎn)后轉(zhuǎn) 的 周期 ， 即可 帶動(dòng)搖籃擺動(dòng) 。動(dòng)力部分是用一個(gè)汽車(chē)用雨水劃水器安裝在軸承處，每當(dāng)劃水器將滑臂劃動(dòng)一下，就會(huì)帶動(dòng)搖籃晃動(dòng)一下。 磁動(dòng)力：在搖籃底部有一個(gè)磁性條，在下座中央有一個(gè)電磁鐵?？刂颇K的硬件系統(tǒng)總體電路原路圖如圖 4 所示。報(bào)警電路采用蜂鳴器及顯示界面同時(shí)報(bào)警，以便于及時(shí)將嬰兒的狀態(tài)傳達(dá)給父母。搖動(dòng)系統(tǒng)采用 減速電機(jī)，低壓驅(qū)動(dòng)，保障嬰兒的安全。 C時(shí)， LCD 上自動(dòng)顯示當(dāng)前嬰兒體溫，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警音。 嬰兒搖籃控制模塊的主要技術(shù)指標(biāo)如下： ⑴ 檢測(cè)到嬰兒哭聲或者相同頻率的聲音信號(hào)時(shí)，電機(jī)啟動(dòng)，搖籃開(kāi)始擺動(dòng)，并且蜂鳴器會(huì)同時(shí)播放樂(lè)曲； ⑵ 通過(guò)定時(shí)按鍵可以設(shè)置擺動(dòng)定時(shí)時(shí)間，并可以在 LCD 上顯現(xiàn)出； ⑶ 當(dāng)濕度傳感器上的水量大于 1毫升時(shí)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警， LCD顯示“ WET”尿床報(bào)警字樣； ⑷ 當(dāng)溫度傳感器感應(yīng)到的溫度高于 37176。 在本設(shè)計(jì)中，單片機(jī)使 用 的是 12M 晶振 ， 做 5ms 定時(shí)計(jì)算如下： 機(jī)器周期 =12/12**10^6=1us(微秒 ) 定時(shí)初值 =(5*10^3)/(1*10^6)=1000 所以： TH0=（ 655361000） %256 TL0=（ 655361000） /256 將 655361000=64536 化為 16 進(jìn)制為： 0xFC， 0X18。無(wú)論 使用多大的晶振，使用 51單片機(jī)， 一般都是 12 分頻出來(lái)，也就可以得出一個(gè)機(jī)器周期 。電機(jī)的驅(qū)動(dòng)程序通過(guò) C語(yǔ)言 編程由軟件 實(shí)現(xiàn) 。其實(shí)現(xiàn)原理圖如圖 3 所示。 顯示界面 單片機(jī) 揚(yáng)聲器 比 較 電 路 定時(shí)按鍵 驅(qū)動(dòng)電機(jī) 濕度檢測(cè) 聲音處理 話筒 圖 2 報(bào)警原理框圖 當(dāng)嬰兒哭鬧沒(méi)有入睡時(shí)，需 讓系統(tǒng)自動(dòng)搖動(dòng)搖籃，并且蜂鳴器播放搖籃曲。聲音傳感器、濕度傳感器及溫度傳感器先將收集到的聲音、濕度、溫度信號(hào)分別轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，轉(zhuǎn)化后的電信號(hào)送入比較器比較，確定信號(hào)是否超出額定范圍，進(jìn)而確定是否發(fā)送相應(yīng)的聲音、濕度、溫度警告信號(hào)。由話筒采集到的聲音，要通過(guò)一個(gè)聲音檢測(cè)的濾波電路，此濾波電路會(huì)濾去嬰兒哭聲頻率段以外的電信號(hào)，從而保證采集到的是嬰兒的哭聲， 只有哭聲信號(hào)才能通過(guò)比較電路啟動(dòng)搖籃。 圖 1 系統(tǒng)總框圖 其中，溫度檢測(cè)選用芯片 18b20，因?yàn)樗w積小，僅有一根數(shù)據(jù)線，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，可以將它放入嬰兒搖床里，當(dāng)檢測(cè)到嬰兒的體溫高于或低于預(yù)先設(shè)定的范圍時(shí)，單片機(jī)就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。通過(guò)軟件控制蜂鳴器實(shí)現(xiàn)音樂(lè)播放和報(bào)警。 控制模塊由 AT89S52 單片機(jī)作為控制核心，硬件電 溫度檢測(cè) 路分為聲音檢測(cè)、溫度檢測(cè)、濕度檢測(cè)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、人機(jī)交互和報(bào)警等模 塊。所以，設(shè)計(jì)選用方案三。 除了技術(shù)上的問(wèn)題以外，方案一和二的智能搖籃都只具有在嬰兒哭鬧時(shí)自動(dòng)搖擺并播放音樂(lè)的功能，因此只能起到單一的催眠功能，而不能應(yīng)對(duì)一些突發(fā)情況，比如嬰兒尿床和發(fā)燒等，這樣，如果看護(hù)者不在旁邊，搖籃并不能對(duì)嬰兒起到很好的照顧作用。在基于方案一的基礎(chǔ)上，綜合多功能的考慮，提出設(shè)計(jì)方案三。加速度傳感器測(cè)量運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作有很多算法，過(guò)于復(fù)雜，而且搖籃的內(nèi)置感應(yīng)裝置如果數(shù)量少，不足以準(zhǔn)確判斷運(yùn)動(dòng)情況，數(shù)量多則會(huì)增加設(shè)計(jì)和制造的難度，而且必然會(huì)增加很多成本。搖籃系統(tǒng)采用飛思卡爾 mc9s08qg8單片機(jī)作為控制器。這款搖籃代表了現(xiàn)在市面上大多數(shù)的智能搖籃，屬于聲控啟動(dòng)型。 方案論證 方案一：運(yùn)用直流變頻技術(shù)，由嬰兒的啼哭聲啟動(dòng)搖籃工作，裝有定時(shí)裝置， 1－60 分鐘可自行調(diào)節(jié)，自動(dòng)停止；若嬰兒再次啼哭，哭聲可指令搖籃重新工作。該款多功能嬰兒搖籃比同類(lèi)產(chǎn)品的功能更齊全，可以讓父母晚上不出自己的房間便可以了解嬰兒的情況，使家長(zhǎng)照看嬰兒更為方便，因此該產(chǎn)品前景廣闊，有潛在的市場(chǎng)空間。當(dāng)嬰兒的墊子達(dá)到一定的濕度后（即嬰兒尿床），可以通過(guò)濕度傳感器采集信息，經(jīng)過(guò)搖籃主控板處理后通知父母，讓 家長(zhǎng)做出相應(yīng)的處理。 本文設(shè)計(jì)的多功能嬰兒搖籃采用電機(jī)控制搖床擺動(dòng)，采用 9V 交流電源供電，保證工作電壓處于安全范圍內(nèi)。 如果借鑒上文 4 名英國(guó)大學(xué)生的設(shè)計(jì)思想，在現(xiàn)有的搖籃功能的基礎(chǔ)上增加溫度傳感和濕度傳感器件，就可以在嬰兒尿床時(shí)及時(shí)提醒父母，以盡量減少嬰兒的不舒 適感，當(dāng)嬰兒發(fā)燒時(shí)也可以及時(shí)發(fā)出警報(bào)，方便看護(hù)者隨時(shí)掌握嬰兒的身體狀況， 從而降低嬰兒“搖籃死亡”的幾率。 另外，現(xiàn)有的搖籃不能應(yīng)對(duì)一些突發(fā)情況，比如嬰兒尿床和發(fā)燒等。所以根據(jù)嬰兒的活動(dòng)來(lái)啟動(dòng)搖籃是比較妥當(dāng)?shù)目刂品绞健? 設(shè)計(jì)的目的及意義 現(xiàn)在市場(chǎng)上的智能搖籃都只具有在嬰兒哭鬧時(shí)自動(dòng)搖擺并播放音樂(lè)的功能，因此只能起到單一的催眠功能， 不能針對(duì)嬰兒的活動(dòng)發(fā)生動(dòng)作，若搖籃一直搖動(dòng)，對(duì)嬰兒的安 撫作用就 會(huì)降低。 根據(jù)論文資料，還有一種 基于加速度傳感器 MMA7260QT 的自動(dòng)搖籃 ， 系統(tǒng) 采用飛思卡爾 mc9s08qg8 單片機(jī)作為控制器，使用飛思卡爾加速度傳感器 MMA7260QT 判斷嬰兒的活動(dòng)情況， 當(dāng)檢測(cè)到嬰兒活動(dòng)時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟搖籃。另外，搖籃工作時(shí)是否播放音樂(lè)、音樂(lè)大小可選擇。 寧波金龍兒童用品有限公司研發(fā)的系列童床產(chǎn)品獲得了三項(xiàng)國(guó)家專利（ 、 、 ），采用聲控啟動(dòng)技術(shù)，以嬰兒的啼哭聲控制搖擺，集睡床及搖籃于一體，具有音樂(lè)（ MP3）催眠曲、寶寶尿濕提醒和寶寶蹬被提醒等功能。與 180176。其特點(diǎn) 是可旋轉(zhuǎn)、可移動(dòng)、使用方便，并且可折疊、可裝卸，便于存放與攜帶。與 180176。能任意調(diào)節(jié)搖籃角度：可將搖籃沿 X 軸與 Y 軸傾斜任意角度。動(dòng)力部分是用一個(gè)汽車(chē)用雨水劃水器安裝在軸承處，每當(dāng)劃水器將滑臂劃動(dòng)一下， 就會(huì)帶動(dòng)搖籃晃動(dòng)一下。磁動(dòng)力