婴儿床传感器的设计
摘 要本课题将嵌入式类型的婴儿床传感器系统作为了研究对象，在研究过程中对这种系统的发展过程以及发展现状进行了广泛的研究，根据相关产品所能表现出的功能和性能，确立了本课题的设计内容。本文选用了一款性价比极高的STC89C51单片机芯片来作为主控器件，结合了LCD1602液晶显示屏、有源蜂鸣器、压力传感器、HX711重量检测转换器、步进电机、ULN2003步进电机驱动芯片、蓝牙传感器和声音传感器等一些常见器件，设计出了一款具有较高性能的婴儿床传感器系统，实现了婴儿是否在床上的检测，能够根据婴儿床所承受的重量以及声音探测等手段对婴儿是否就位进行持续监测，一旦检测到床上的婴儿哭声时将立即通过步进电机拖动玩具的形式来哄逗婴儿，另外这款系统还能够对一些系统数据进行显示并通过蓝牙无线通信方式将数据发送到家长手机上。这款系统的实现降低了市面上大多数产品的研发成本，经过了多种方式的系统测试之后，这款系统将所有的预期功能都得到了实现，如果能够将它推向市场，具有非常积极的意义。
目录
一、 引言 1
（一） 婴儿床传感器的发展背景 1
（二） 婴儿床传感器的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 婴儿床传感器的方案设计 3
三、 系统硬件设计 4
（一） 婴儿床传感器主控电路设计 4
（二） 婴儿床重量检测电路设计 5
（三） 玩具转动控制电路设计 6
（四） 蓝牙无线通信电路设计 7
（五） 婴儿哭闹声音检测电路设计 8
（六） 智能婴儿床的液晶显示电路设计 9
四、 系统软件设计 12
（一） 婴儿床传感器的主程序流程设计 12
（二） 重量采集子程序设计 12
（三） 玩具转动控制子程序流程设计 13
（四） 蓝牙驱动子程序流程设计 14
（五） 婴儿哭闹声音检测子程序设计 15
（六） 智能婴儿床的液晶显示子程序设计 15
五、 实物制作与安装 17
总结 19
参考文献 20
致 谢 21
附录一 原理图 22
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/> 附录二 PCB图 23
附录三 元件列表 24
附录四 程序 25
引言
婴儿床传感器的发展背景
我们经常说的婴儿床传感器系统指的是一种通过单片机等微处理器芯片的强大控制作用而实现的微型智能系统，它的实现是微处理器生产技术飞速发展后的一个产物，目前市面上大多数厂商研发的微型处理器都在朝着微型化、高速化和智能化方向发展，这为许多种类型微型系统的发展提供了方向，同时也使得婴儿床传感器系统的发展越来越快速、性能越来越高。婴儿床传感器系统的核心部分是其内部的主控微处理器，它在系统中的作用主要是用来对片外的功能模块提供驱动，使得每个芯片或者传感器能够表现出正常功能，在婴儿床传感器系统的发展背景中，最早的系统大多数采用了模拟电路架构，微处理器控制的概念较少，那时的数字电路以及控制系统的思想还没有得到普及，婴儿床传感器系统只能够通过大量的模拟电路来实现，因此最终的表现形态较为单一，智能化元素较少。而当微处理器技术得到普及之后，智能化的婴儿床传感器控制系统得到实现，人们可以将心中所想通过C语言等程序代码进行转换并烧录到微处理器芯片中，使得微处理器按照人们的预想控制进行工作，最终将表现出非常智能的表现。本文就将在婴儿床传感器系统的发展基础上，提出了可以通过STC89C51单片机来作为主控核心，结合目前市面上大多数婴儿床传感器系统产品所表现出的常见功能以及优缺点，本课题将实现这些产品的优点并且避开常见缺点，实现一款能够实现高清晰度液晶显示、发出报警信号、压力检测、A/D转换、步进电机转动、步进电机驱动、数据无线收发和声音检测的高性能婴儿床传感器系统。
婴儿床传感器的国内外发展现状
婴儿床传感器系统最近几年中的发展过程中不断被植入各种新型的传感器，可以说传感器技术的飞速发展正在大幅度的推动婴儿床传感器系统的发展脚步，根据一项报告显示，美国哥伦比亚大学的一个婴儿床传感器系统研究小组对外公布了他们最新的一项研究成果，他们基于一款高性能婴儿床传感器产品的基础上，将该产品所采用的用于采集外部信号的传感器探头摘下后，替换成他们自己研发的一款科技含量更高的新型传感器探头后，由于这个类型的探头与内部微处理器之间采用模拟电压信号进行信号交互，所以替换后可以直接使用。目前婴儿床传感器系统在国内的研发团队主要精力主要投入到了如何较为明显的降低这种控制系统的功耗，较为行之有效的方案是使用具有休眠模式的主控芯片。
本文主要研究内容
本课题将实现一款能够实现多项智能功能的婴儿床传感器控制系统，能够对婴儿是否在床上的检测，能够根据婴儿床所承受的重量以及声音探测等手段对婴儿是否就位进行持续监测，一旦检测到床上的婴儿哭声时将立即通过步进电机拖动玩具的形式来哄逗婴儿，另外这款系统还能够对一些系统数据进行显示并通过蓝牙无线通信方式将数据发送到家长手机上，下列为本课题的各项实现目标。
1、能够实现与STC89C51单片机的快速数据通信，将待显示字符清晰的显示出来；
2、能够在STC89C51单片机GPIO管脚的高低电平控制下实现对有源蜂鸣器的工作状态控制，从而产生报警信号；
3、能够通过压力传感器内部压敏模块的检测作用，实现将待测重物的重量转换为电信号并通过差分电压形式进行输出；
4、能够实现对待测物体高达24位分辨率的采集，并且能够将采集结果以数字信号形式送入到STC89C51单片机中进行使用；
5、能够通过STC89C51单片机对步进电机进行驱动，通过STC89C51单片机的GPIO管脚输出驱动脉冲并经过功率放大，实现步进电机强有力的转动；
6、能够实现步进电机驱动芯片电路的配置，通过对STC89C51单片机输出的驱动脉冲进行功率放大，实现步进电机多种方式转动；
7、能够通过STC89C51单片机的控制实现对HC05蓝牙模块的驱动，将婴儿床传感器系统在运行过程中的重要参数进行蓝牙形式的无线收发；
8、能够通过声音传感器驱动电路的配置，通过STC89C51单片机普通GPIO管脚对声音传感器输出信号的检测，实现对周围是否产生声音进行高灵敏度检测；
目录
一、 引言 1
（一） 婴儿床传感器的发展背景 1
（二） 婴儿床传感器的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 婴儿床传感器的方案设计 3
三、 系统硬件设计 4
（一） 婴儿床传感器主控电路设计 4
（二） 婴儿床重量检测电路设计 5
（三） 玩具转动控制电路设计 6
（四） 蓝牙无线通信电路设计 7
（五） 婴儿哭闹声音检测电路设计 8
（六） 智能婴儿床的液晶显示电路设计 9
四、 系统软件设计 12
（一） 婴儿床传感器的主程序流程设计 12
（二） 重量采集子程序设计 12
（三） 玩具转动控制子程序流程设计 13
（四） 蓝牙驱动子程序流程设计 14
（五） 婴儿哭闹声音检测子程序设计 15
（六） 智能婴儿床的液晶显示子程序设计 15
五、 实物制作与安装 17
总结 19
参考文献 20
致 谢 21
附录一 原理图 22
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/> 附录二 PCB图 23
附录三 元件列表 24
附录四 程序 25
引言
婴儿床传感器的发展背景
我们经常说的婴儿床传感器系统指的是一种通过单片机等微处理器芯片的强大控制作用而实现的微型智能系统，它的实现是微处理器生产技术飞速发展后的一个产物，目前市面上大多数厂商研发的微型处理器都在朝着微型化、高速化和智能化方向发展，这为许多种类型微型系统的发展提供了方向，同时也使得婴儿床传感器系统的发展越来越快速、性能越来越高。婴儿床传感器系统的核心部分是其内部的主控微处理器，它在系统中的作用主要是用来对片外的功能模块提供驱动，使得每个芯片或者传感器能够表现出正常功能，在婴儿床传感器系统的发展背景中，最早的系统大多数采用了模拟电路架构，微处理器控制的概念较少，那时的数字电路以及控制系统的思想还没有得到普及，婴儿床传感器系统只能够通过大量的模拟电路来实现，因此最终的表现形态较为单一，智能化元素较少。而当微处理器技术得到普及之后，智能化的婴儿床传感器控制系统得到实现，人们可以将心中所想通过C语言等程序代码进行转换并烧录到微处理器芯片中，使得微处理器按照人们的预想控制进行工作，最终将表现出非常智能的表现。本文就将在婴儿床传感器系统的发展基础上，提出了可以通过STC89C51单片机来作为主控核心，结合目前市面上大多数婴儿床传感器系统产品所表现出的常见功能以及优缺点，本课题将实现这些产品的优点并且避开常见缺点，实现一款能够实现高清晰度液晶显示、发出报警信号、压力检测、A/D转换、步进电机转动、步进电机驱动、数据无线收发和声音检测的高性能婴儿床传感器系统。
婴儿床传感器的国内外发展现状
婴儿床传感器系统最近几年中的发展过程中不断被植入各种新型的传感器，可以说传感器技术的飞速发展正在大幅度的推动婴儿床传感器系统的发展脚步，根据一项报告显示，美国哥伦比亚大学的一个婴儿床传感器系统研究小组对外公布了他们最新的一项研究成果，他们基于一款高性能婴儿床传感器产品的基础上，将该产品所采用的用于采集外部信号的传感器探头摘下后，替换成他们自己研发的一款科技含量更高的新型传感器探头后，由于这个类型的探头与内部微处理器之间采用模拟电压信号进行信号交互，所以替换后可以直接使用。目前婴儿床传感器系统在国内的研发团队主要精力主要投入到了如何较为明显的降低这种控制系统的功耗，较为行之有效的方案是使用具有休眠模式的主控芯片。
本文主要研究内容
本课题将实现一款能够实现多项智能功能的婴儿床传感器控制系统，能够对婴儿是否在床上的检测，能够根据婴儿床所承受的重量以及声音探测等手段对婴儿是否就位进行持续监测，一旦检测到床上的婴儿哭声时将立即通过步进电机拖动玩具的形式来哄逗婴儿，另外这款系统还能够对一些系统数据进行显示并通过蓝牙无线通信方式将数据发送到家长手机上，下列为本课题的各项实现目标。
1、能够实现与STC89C51单片机的快速数据通信，将待显示字符清晰的显示出来；
2、能够在STC89C51单片机GPIO管脚的高低电平控制下实现对有源蜂鸣器的工作状态控制，从而产生报警信号；
3、能够通过压力传感器内部压敏模块的检测作用，实现将待测重物的重量转换为电信号并通过差分电压形式进行输出；
4、能够实现对待测物体高达24位分辨率的采集，并且能够将采集结果以数字信号形式送入到STC89C51单片机中进行使用；
5、能够通过STC89C51单片机对步进电机进行驱动，通过STC89C51单片机的GPIO管脚输出驱动脉冲并经过功率放大，实现步进电机强有力的转动；
6、能够实现步进电机驱动芯片电路的配置，通过对STC89C51单片机输出的驱动脉冲进行功率放大，实现步进电机多种方式转动；
7、能够通过STC89C51单片机的控制实现对HC05蓝牙模块的驱动，将婴儿床传感器系统在运行过程中的重要参数进行蓝牙形式的无线收发；
8、能够通过声音传感器驱动电路的配置，通过STC89C51单片机普通GPIO管脚对声音传感器输出信号的检测，实现对周围是否产生声音进行高灵敏度检测；
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