android平台的儿童智能安全座椅系统的开发
2017年 4月摘 要近几年，儿童被遗忘在车内的事件越来越多，普通的儿童安全座椅只减轻了行车中对儿童造成伤害，无法解决儿童被遗忘在车内而造成的伤害。为了减少儿童被遗忘在车内的悲剧，本文研究并开发了以蓝牙为通信方式，具备手机APP遗忘报警，安全带提醒，座椅环境检测和手机控制座椅调节等功能的智能儿童安全座椅系统。本文首先对智能儿童安全座椅系统进行了总体设计；然后从智能硬件设计和手机客户端设计两方面做了详细介绍，硬件部分包括环境检测模块、座椅控制模块、蓝牙通信模块和程序设计，手机客户端部分包括Android studio开发环境搭建、界面设计和蓝牙通信设计；最后进行了测试，实现了智能儿童安全座椅系统的各项功能。
目录
引言 1
（一）研究背景 1
（二）研究现状 1
一、 儿童智能安全座椅总体设计 2
（一）儿童智能安全座椅硬件总体设计 2
（二）安卓客户端的总体设计 3
二、 儿童智能安全座椅硬件设计 3
（一）STM32F407 3
（二）环境检测模块 4
（三）座椅控制模块 4
（四）蓝牙通信模块 5
（五）硬件程序设计 5
三、 儿童智能安全座椅客户端设计 7
（一）安卓开发环境搭建 7
（二）ANDROID STUDIO各目录文件说明 10
（三）程序界面设计 11
（四）蓝牙模块设计 12
1. 安卓蓝牙开发流程 12
2. 采用的常数 13
3. 使用的方法 13
4. 蓝牙程序模块调用设计 13
（五）报警通知模块设置 14
1. 创建通知栏活动 14
2. 通知模块程序设置 14
四、 系统测试 15
(一) 客户端测试 15
1. 模拟器测试 16
2. 实机测试 16
(二) 系统功能测试 17
五、 总结 18
六、 参考文献 18
七、 致谢 19
附件一 APP界面设计 20
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
附件二 蓝牙模块程序 23
引言
（一）研究背景
汽车儿童安全座椅是一种安装在汽车内、能有效提高儿童乘车安全性的座椅。自2009年以来，中国已取代美国连续三年蝉联世界第一汽车产销大国，对儿童安全座椅这样一个行业来说应该是一个巨大的商机。近几年内，全国至少发生近20起儿童被忘在车内的事件，造成多名孩子死亡。
如何破解儿童被遗忘在车内的问题？随着智能手机的普及和发展，人们的工作、学习和生活都已经离不开它了。因此设计一款具备手机报警功能的儿童安全座椅成为破解儿童被遗忘在车内的利器。
（二）研究现状
汽车儿童安全座椅也称儿童约束系统 CRS（Child Restraint System）。是一种适用在不同年龄、体重的儿童，在汽车中安装、可以很大程度使儿童乘车安全性得到提高的座椅。儿童安全座椅在欧洲的定义为：可以在机动车辆上进行固定，由带有卡扣的安全带组件（或柔韧性部件、调节机构、附件等）组成的儿童安全防护系统。与可携式童床、婴儿提篮、辅助性座椅（或碰撞防护物）等附加装置组合而成。在汽车发生碰撞或突然减速的情况下，对儿童的冲击力和限制得到减缓，使儿童的身体移动来减少碰撞对他们的伤害，在乘车中确保孩子安全。
随着儿童安全不断受到重视，已经有多种不同的儿童安全座椅来保护不同身高和不同年龄的儿童乘员被儿童安全座椅生产商开发。目前市场上常见的儿童座椅基本上分为婴儿型、婴幼儿型、儿童增高座椅和全能型。
中国产业调研网发布的2016年中国儿童安全座椅市场调查研究与发展前景预测报告中指出：随着中国汽车销量大量的增长，人们安全意识的提高和国家法律法规的相关规定使儿童安全座椅市场迅速崛起。
目前在市场上销售的较好的儿童座椅有Goodbaby好孩子、贝贝卡西、Baby First宝贝第一、惠尔顿Welldon、感恩Ganen，、贝安宝Belovedbaby等品牌。以上几大品牌在中国的销售量都很大，也都有在儿童智能安全座椅领域的研究，但研究的方向主要在儿童安全座椅的安装，使用和控制上。本论文在儿童智能安全座椅上的研究，和市面上的儿童安全座椅最主要的区别在于使用手机报警，减少或避免儿童被遗忘在车内的情况，并且拥有座椅的环境检测和座椅控制等功能。本论文设计的儿童智能安全座椅不再局限于儿童在乘车中的安全，更注重于从儿童上车起到下车时的全方位的安全以及保护。
儿童智能安全座椅总体设计
以儿童安全座椅智能硬件模块为基础，实时检测座椅状态，并以蓝牙通信的方式，实时与手机客户端进行数据交互。为了进一步加强儿童智能安全座椅的舒适性，加入了电机控制模块，方便控制座椅的移动来调整孩子的坐姿。因此相比传统的安全座椅，儿童智能安全座椅不仅有更高的安全性，而且有更高的舒适性。儿童智能安全座椅的手机端软件与智能硬件端以蓝牙通信方式相互连接并进行数据交互，实现了环境检测、遗忘报警、位置控制等功能，给儿童带来从上车时起到下车后的全程安全保护。儿童智能安全座椅的设计整体思路如图11所示。
图11 儿童智能安全座椅总体设计
（一）儿童智能安全座椅硬件总体设计
图12 儿童智能安全座椅硬件总体设计
本论文的硬件设计需实现环境检测，座椅控制，遗忘提醒的功能。如图12所示，采用了STM32F407为主控芯片，加入温湿度一体传感器，使得硬件模块可以检测到儿童安全座椅周围环境信息，并实时向手机端发送温湿度信息，使温湿度信息显示在手机客户端；加入电机控制模块实现控制座椅移动功能，使硬件模块能够通过控制电机的旋转来实现对座椅控制，手机通过蓝牙通信模块向智能硬件发送命令，实现对座椅前后左右移动的控制。
（二）安卓客户端的总体设计
软件客户端是一个安卓手机应用程序，程序启动后可以实时与儿童座椅的状态信息进行通信。Android开发平台其中含有蓝牙的框架，可使设备用无线的方式和其他的蓝牙设备进行数据交换。
图13 客户端设计流程
图13是客户端从开发到测试的整个设计流程，使用Android studio平台进行设界面语言和程序内部功能算法语言的设计，使用基于安卓6.0的内置虚拟机进行软件界面显示及页面跳转的测试，最后使用Android studio对软件进行打包，把打包好的软件安装在测试手机上，进行蓝牙通信功能以及环境信息显示测试和控制儿童安全座椅的测试。
目录
引言 1
（一）研究背景 1
（二）研究现状 1
一、 儿童智能安全座椅总体设计 2
（一）儿童智能安全座椅硬件总体设计 2
（二）安卓客户端的总体设计 3
二、 儿童智能安全座椅硬件设计 3
（一）STM32F407 3
（二）环境检测模块 4
（三）座椅控制模块 4
（四）蓝牙通信模块 5
（五）硬件程序设计 5
三、 儿童智能安全座椅客户端设计 7
（一）安卓开发环境搭建 7
（二）ANDROID STUDIO各目录文件说明 10
（三）程序界面设计 11
（四）蓝牙模块设计 12
1. 安卓蓝牙开发流程 12
2. 采用的常数 13
3. 使用的方法 13
4. 蓝牙程序模块调用设计 13
（五）报警通知模块设置 14
1. 创建通知栏活动 14
2. 通知模块程序设置 14
四、 系统测试 15
(一) 客户端测试 15
1. 模拟器测试 16
2. 实机测试 16
(二) 系统功能测试 17
五、 总结 18
六、 参考文献 18
七、 致谢 19
附件一 APP界面设计 20
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
附件二 蓝牙模块程序 23
引言
（一）研究背景
汽车儿童安全座椅是一种安装在汽车内、能有效提高儿童乘车安全性的座椅。自2009年以来，中国已取代美国连续三年蝉联世界第一汽车产销大国，对儿童安全座椅这样一个行业来说应该是一个巨大的商机。近几年内，全国至少发生近20起儿童被忘在车内的事件，造成多名孩子死亡。
如何破解儿童被遗忘在车内的问题？随着智能手机的普及和发展，人们的工作、学习和生活都已经离不开它了。因此设计一款具备手机报警功能的儿童安全座椅成为破解儿童被遗忘在车内的利器。
（二）研究现状
汽车儿童安全座椅也称儿童约束系统 CRS（Child Restraint System）。是一种适用在不同年龄、体重的儿童，在汽车中安装、可以很大程度使儿童乘车安全性得到提高的座椅。儿童安全座椅在欧洲的定义为：可以在机动车辆上进行固定，由带有卡扣的安全带组件（或柔韧性部件、调节机构、附件等）组成的儿童安全防护系统。与可携式童床、婴儿提篮、辅助性座椅（或碰撞防护物）等附加装置组合而成。在汽车发生碰撞或突然减速的情况下，对儿童的冲击力和限制得到减缓，使儿童的身体移动来减少碰撞对他们的伤害，在乘车中确保孩子安全。
随着儿童安全不断受到重视，已经有多种不同的儿童安全座椅来保护不同身高和不同年龄的儿童乘员被儿童安全座椅生产商开发。目前市场上常见的儿童座椅基本上分为婴儿型、婴幼儿型、儿童增高座椅和全能型。
中国产业调研网发布的2016年中国儿童安全座椅市场调查研究与发展前景预测报告中指出：随着中国汽车销量大量的增长，人们安全意识的提高和国家法律法规的相关规定使儿童安全座椅市场迅速崛起。
目前在市场上销售的较好的儿童座椅有Goodbaby好孩子、贝贝卡西、Baby First宝贝第一、惠尔顿Welldon、感恩Ganen，、贝安宝Belovedbaby等品牌。以上几大品牌在中国的销售量都很大，也都有在儿童智能安全座椅领域的研究，但研究的方向主要在儿童安全座椅的安装，使用和控制上。本论文在儿童智能安全座椅上的研究，和市面上的儿童安全座椅最主要的区别在于使用手机报警，减少或避免儿童被遗忘在车内的情况，并且拥有座椅的环境检测和座椅控制等功能。本论文设计的儿童智能安全座椅不再局限于儿童在乘车中的安全，更注重于从儿童上车起到下车时的全方位的安全以及保护。
儿童智能安全座椅总体设计
以儿童安全座椅智能硬件模块为基础，实时检测座椅状态，并以蓝牙通信的方式，实时与手机客户端进行数据交互。为了进一步加强儿童智能安全座椅的舒适性，加入了电机控制模块，方便控制座椅的移动来调整孩子的坐姿。因此相比传统的安全座椅，儿童智能安全座椅不仅有更高的安全性，而且有更高的舒适性。儿童智能安全座椅的手机端软件与智能硬件端以蓝牙通信方式相互连接并进行数据交互，实现了环境检测、遗忘报警、位置控制等功能，给儿童带来从上车时起到下车后的全程安全保护。儿童智能安全座椅的设计整体思路如图11所示。
图11 儿童智能安全座椅总体设计
（一）儿童智能安全座椅硬件总体设计
图12 儿童智能安全座椅硬件总体设计
本论文的硬件设计需实现环境检测，座椅控制，遗忘提醒的功能。如图12所示，采用了STM32F407为主控芯片，加入温湿度一体传感器，使得硬件模块可以检测到儿童安全座椅周围环境信息，并实时向手机端发送温湿度信息，使温湿度信息显示在手机客户端；加入电机控制模块实现控制座椅移动功能，使硬件模块能够通过控制电机的旋转来实现对座椅控制，手机通过蓝牙通信模块向智能硬件发送命令，实现对座椅前后左右移动的控制。
（二）安卓客户端的总体设计
软件客户端是一个安卓手机应用程序，程序启动后可以实时与儿童座椅的状态信息进行通信。Android开发平台其中含有蓝牙的框架，可使设备用无线的方式和其他的蓝牙设备进行数据交换。
图13 客户端设计流程
图13是客户端从开发到测试的整个设计流程，使用Android studio平台进行设界面语言和程序内部功能算法语言的设计，使用基于安卓6.0的内置虚拟机进行软件界面显示及页面跳转的测试，最后使用Android studio对软件进行打包，把打包好的软件安装在测试手机上，进行蓝牙通信功能以及环境信息显示测试和控制儿童安全座椅的测试。
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