【正文】 驅(qū) 動 電 機 播 放 音 樂 溫度傳感器 比較電路 TL0=(65536初值 ) /256 （ 4） 將（ 65536初值）所得的值化成 16 進制，其高位就是 TH0 的值，低位為 TL0 的值 。 TH0=0xFC； TL0=0X18。 C 或低于 36176。 要求溫度、濕度、聲音傳感器反應(yīng)靈敏、工作可靠、控制精度高。搖晃機構(gòu)工作時噪音較小，保障嬰兒睡眠。 大 學(xué)生部落 3 搖籃控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 多功能嬰兒搖籃控制模塊的硬件系統(tǒng)包括搖籃驅(qū)動模塊、哭聲檢測電路、濕度檢測電路、溫度檢測電流、人機交互模塊、報警電路及主控 MCU組成。 圖 4 控制模塊原理圖 搖籃驅(qū)動模塊 搖籃擺動原理結(jié)構(gòu)與模型： ① 電磁式： 結(jié)構(gòu)件：它是由一個下座連支架、一個搖籃、一個平衡塊與平衡桿組成，下座的支架有一個軸承通過軸與搖籃相連接，并且可以自由轉(zhuǎn)動，平衡塊是可以調(diào)節(jié)重量，使搖籃 的重心處于轉(zhuǎn)軸上。 ② 電動式： 結(jié)構(gòu)件與電磁式相同。如果調(diào)節(jié)劃水器劃動頻率，即可使搖籃 晃動頻率改變。 搖籃 驅(qū)動的控制由單片機來實現(xiàn)，采用三極管 8550構(gòu)成電流放 大電路，驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動。 單片機利用定時器 做 5ms定時 ，以 5ms為驅(qū)動周期驅(qū)動電機，從而帶動搖籃擺動。 嬰兒哭聲檢測電路 聲音檢測是本系統(tǒng)設(shè)計中的一個關(guān)鍵部分，要求具有較好的靈敏度和抗干擾能力。在本系統(tǒng)中選用駐極體話筒作為聲音檢測部分的聲音傳感器， 用其將聲音信號變換成電信號。 圖 6 聲音信號放大及濾波電路 本模塊的一個關(guān)鍵是限制信號的頻率，將嬰兒哭聲與其他聲音區(qū)分，以防止一些其 他聲音的干擾，造成搖籃誤啟動。聲頻濾波電路將對一定嬰兒哭聲頻帶的聲音信號進行濾波，如果輸入對應(yīng)于該頻帶的聲音信號，那么比較器將把中斷信號輸出到單片機的聲音檢測引腳。在本系統(tǒng)中選用駐極體話筒作為聲音檢測部分的聲音傳感器，用其將聲音信號變換成電信號。聲電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件是傳聲器振動膜 ,它是一片極薄的塑料膜片，在其中一面蒸發(fā)上一層純金薄膜 ,然后再經(jīng)過高壓電場駐極后，兩面分別駐有異性電荷 ,膜 片的蒸金面向外，與金屬外殼相連通。當駐極體膜片遇到聲波振動時，引起電容兩端的電場發(fā)生變化，從而產(chǎn)生了隨聲波變化而變化的交變 電壓 。因而它的輸出阻抗值很高，約幾十兆歐以上。所以在傳聲器內(nèi)接入一只結(jié)型場效應(yīng)晶體三極管來進行阻抗變換 ,場效應(yīng)管的特點是 輸入阻抗 極高、 噪聲 系數(shù)低。這里使用的是在內(nèi)部源極 和柵極間再復(fù)合一只 二極管 的專用場效應(yīng)管。場效應(yīng)管的柵極接金屬極板。即源極 S，一般用藍色塑線，漏極 D，一般用紅色塑料線和連接金屬外殼的編織屏蔽線。電路功耗很小， LM324工作電壓范圍寬，可用正電源 3～ 30V，或正負雙電源177。 15V 工作。 LM324 系列器件為價格便宜的帶有真差動輸入的四運算放大器。該四放大器可以工作在低到 3。共模輸入范圍包括負電源，因而消除了在許多應(yīng)用場合中采用外部偏置元件的必要性。 該芯片的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運算放大器，除電源共用外，四組運放 相互單獨。兩個信號輸入端中，Vi（ ）為反相輸入端，表示運放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的相位相反； Vi+（ +）為同相輸入端，表示運放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的相位相同。 LM12 LM224 和 LM324 引腳功能及內(nèi)部電路完全一致。由于 LM324 四運放電路具有電源電壓范圍寬，靜 態(tài)功耗小，可單電源使用，價格低廉等特點，因此他被非常廣泛的應(yīng)用在各種電路中。本文設(shè)想了兩種方案： ⑴ 用 集成濕度傳感器 IH3605，此傳感器在片內(nèi)可完成信號的調(diào)整，且精度高，線性好。 ⑵ 在一塊電路板緊密鍍兩塊錫分別作為 濕度檢測電路的兩極 ， 如圖 9所示， 錫成條狀相互嵌套但不連通 。 圖 9 濕度檢測電路 因為本文的濕度檢測電路僅要求模塊在嬰兒尿床時能夠感應(yīng)到即可，并不要求有很高的精度，也不要求辨別濕度的具體數(shù)值，方案二完全可以滿足本設(shè)計的要求。 嬰兒體溫檢測電路 嬰兒體溫的測量采用溫度傳感器 DS18B20，采集到的溫度傳給單片機并在液晶屏上顯示出來，以方便父母了解嬰兒體溫。 DS18B20 簡介 DS18B20是美國 DALLAS半導(dǎo)體公司繼 DS1820之后推出的一種改進型單總線數(shù)字式溫度傳感器 ,它具有結(jié)構(gòu)簡單、操作靈活、無須外接電路的優(yōu)點。讀、寫和完成溫度變換所需的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供，而不需要外部電源 ,并可由用戶設(shè)置溫度報警界限。 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖 10。 圖 10 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 數(shù)字溫度傳感器是單總線器件，具有線路簡單，體積小的特點。 DS18B20的引腳介紹如下： TO－ 92封裝的 DS18B20 的 引腳排列見圖 11，其引腳功能描述見表 1。 表 1 DS18B20 詳細引腳功能描述 序號 名稱 引腳功能描述 1 GND 地信號 2 DQ 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳。當被用 著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。當工作于寄生電源時，此引腳必須接地。 DS18B20 與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通信。 ③ 可用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為 +～ +。固有測溫分辨 率為 ℃ 。最高測溫精讀可達 ℃ 。 ⑥ 用戶可自設(shè)定非易失性的報警上下限值。多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的 3 線上，實現(xiàn)多點測溫。電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。在此本文選用 LCD1602液晶顯示屏和定時設(shè)置按鍵組成。字符型液晶是一種用 5*7點陣圖形來顯示字符的液晶顯示器，根據(jù)顯示的容量可以分為 1行 16個字、 2行 16個字、 2行 20個字等，最常用的為 2行 16個字， LCD1602即是一款應(yīng)用廣泛的 2行 16個字的字符型液晶顯示模塊。 1602 與單片機的連接如圖 12所示： 圖 12 1602 與單片機連接電路 1602 液晶模塊內(nèi)帶標準字符庫，內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（ CGROM）已經(jīng)存儲了192 個 5*7 點陣字符， 32 個 5*10 點陣字符。如圖 13 所示，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字 母 的 大小寫、常用的符號和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“ A”的代碼是 01000001B（ 41H） ，顯示時模塊把地址 41H 中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“ A” 。 搖籃系統(tǒng) 啟 動 以 后 ， LCD 的 第 一 行 顯 示 的 是 默 認 定 時 擺 動 時 間“ 10:00”，第二行顯示的是當前嬰兒的體溫，例如嬰兒當前的體溫是176。 C”。 圖 13 CGROM 中字符碼與字符字模關(guān)系對照表 定時設(shè)置電路 鍵盤輸入控制電路主要是用于設(shè)置定時時間 ,即定時設(shè)置電路，從而實現(xiàn)人機交互。鍵盤的列線通過上拉電阻將管腳拉高 ,這樣在沒有按鍵按下的情況下 ,管腳電平為高電平 ,如果有按鍵按下 ,則相應(yīng)的列線管腳為低電平 ,從而觸發(fā)中斷進入中斷服務(wù)程序 ,進而獲得輸入的數(shù)據(jù)。定時設(shè)置電路如圖 14 所示： 圖 14 定時設(shè)置電路 電機驅(qū)動電路 電機驅(qū)動電路如圖 15所示，由于 AT89S52單片機管腳最大直流輸出電流為 15mA，不足以驅(qū)動電機，為了獲得較大的驅(qū)動電流，在單片機引腳和電機驅(qū)動引腳之間接入一個三極管，串聯(lián)一個電阻，三極管基極接單片機，集電極接地，發(fā)射極驅(qū)動電機，構(gòu)成共集電極放大電路，來放大單片機輸出的電流。在電機的正負引腳間反串一個二極管，用來保護三極管。當單片機的 P2^7引腳輸出電平時，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器鳴叫發(fā)出報警信號。這個功能通過軟件來實現(xiàn)，在音樂播放標 志位 musicflag=1時，調(diào)用樂曲程序，就可以利用蜂鳴器播放音樂，達到輔助催眠的作用。 89S52 單片機內(nèi)部資源豐富，足可以完成所需功能。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。在單 芯片上，擁有靈巧的 8位 CPU和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。 圖 17 單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 AT89S52 具有以下標準功能： 8k 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32位 I/O 口線，看門狗定時器， 2個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器 /計數(shù)器，一個 6 向量 2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙 工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。圖 18為 AT89S52 單片機的引腳圖。 AT89S52 共有四個 8 位的并行 I/O 口： P0、 P P P3 端口，共 32 根I/O線。 與 /計數(shù)器 2的外部計數(shù)輸入端（ ）與定時 /計數(shù)器 2的觸發(fā)輸入端（ ），如表 2所示。在對 Flash 編程和程序校驗期間， P3口還接收一些控制信號。 圖 19 系統(tǒng)總體電路圖 4 搖籃控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 系統(tǒng)軟件部分采用模塊化程序設(shè)計 C語言設(shè)計方法 ， 主要包括系統(tǒng)主程序、初始化模塊子程序、液晶顯示子程序、鍵盤掃描子程序、溫度處理子程序、中斷服務(wù)子程序等。以下為主函數(shù)程序： void main(void) { InitLcd()。 ddelay(40)。 //定時器初始化 IT0=1。 EA=1。//顯示屏打開，光標不顯示、閃爍，檢測忙信號 DisplayListChar(0,0,str0)。 ddelay(200)。 ddelay(200)。 protemp()。 //定時顯示處理 if(timeflag==1) distime()。amp。amp。shakeflag=0。soundflag=0。 //尿液檢測處理 if(waterflag==1) { beep=0。 DisplayListChar(0,1,str2)。ddelay(200)。ddelay(200)。ddelay(200)。 waterflag=0。 distime( )。 } } //溫度處理及顯示 protemp()。 } 主程序流程圖如下圖所示： N Y N Y N Y