一种基于STM32的智能摇篮系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于STM32的智能摇篮系统，其特征在于：它使用STM32单片机、触摸液晶屏、三轴加速度传感器、三轴陀螺仪传感器、电机、应变片、声音传感器、光电三极管、斗篷、红外传感器、LED灯、蜂鸣器组成智能控制模块、智能摆动模块、声音检测模块、感光遮光模块、应变监测模块、红外报警模块。使用STM32单片机采集多个传感器的数据并进行计算处理，得到婴儿、摇篮及周围环境的情况数据，根据这些数据进行相应的功能控制，实现摇篮的智能摆动、声音监测、压力检测、智能遮光、及时报警等功能，给婴儿提供安全舒适的环境，减轻大人的负担和减少大人在照顾婴儿是的疏漏。

An intelligent cradle system based on STM32

The invention relates to an intelligent cradle system based on STM32, which is characterized by its use of STM32 single chip, touch liquid crystal screen, three axis acceleration sensor, three axis gyroscope sensor, motor, strain gauge, sound sensor, photoelectric triode, cloak, infrared sensor, LED lamp and buzzer. The intelligent swing module, the sound detection module, the light sensitive shading module, the strain monitoring module and the infrared alarm module. The data of multiple sensors are collected and processed by STM32 singlechip. The data of baby, cradle and surrounding environment are obtained, and the corresponding function control is carried out according to these data. The functions of intelligent swing, sound monitoring, pressure detection, intelligent shading and times alarm are implemented to provide safety and comfort for infants. A suitable environment reduces the burden of adults and reduces the neglect of adults in caring for babies.

【技术实现步骤摘要】
一种基于STM32的智能摇篮系统
本专利技术涉及一种基于STM32的智能摇篮系统，本系统可以更好地辅助大人照顾婴儿，给婴儿提供舒适环境的同时减轻大人的负担，属于电子

技术介绍
随着科技的进步，智能化的产品越来越受到人们的重视，智能化的产品能将人从重复性的工作中解放出来，给生活、工作带来很大的便利。摇篮是方便人们照顾婴儿的工具，传统的摇篮功能很少而且需要手动摇动，同时婴儿需要多个人非常小心的照顾，而人的精力有限难免出现疏忽。智能化的摇篮可以辅助大人更好的照顾婴儿减少纰漏，智能化的摇篮使用多个传感器可以实现摇篮的自动摆动、即时的检测婴儿的状态和及时的提醒大人。STM32F103RCT6是一款低功耗、高性能的stm32单片机，此单片机自带了AD转换、DMA传输、SPI通信、I2C通信、定时器等功能，与软件程序结合可以实现高精度、复杂功能的控制，配合使用触摸液晶屏可以实现直观的控制和信息显示。常用的无线通信方式有WiFi通信、2.4G通信、红外信号传输等，WiFi通信、2.4G通信对于婴儿的睡觉有影响，红外信号传输对婴儿影响最低。婴儿在光线比较柔和的环境里才能睡得舒适，所以在摇篮上增加遮光设计。给婴儿喂奶、照顾婴儿睡觉和大小便比较繁琐而且次数多，大人有时候会由于事情多而忘记所以在摇篮设计中增加记录这些事件和设置提醒时间提醒大人是很有必要的。智能化的摇篮能帮助大人节省很多时间和精力，这样大人不仅可以及时的照顾的婴儿还能处理其他重要的事情。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于STM32的智能摇篮系统，一种以STM32单片机为核心，结合多个传感器、电机、触摸液晶屏、红外传输等实现摇篮的智能化控制，使用MCU采集多个传感器的数据并进行计算处理，得到婴儿、摇篮及周围环境的情况数据，根据这些数据进行相应的功能控制，实现摇篮的智能摆动、声音监测、压力检测、智能遮光、及时报警等功能，给婴儿提供安全舒适的环境，减轻大人的负担和减少大人在照顾婴儿是的疏漏。本专利技术专利通过以下方案予以实现：一种基于STM32的智能摇篮系统由智能控制模块、智能摆动模块、声音检测模块、感光遮光模块、应变监测模块、红外报警模块组成，使用STM32单片机作为控制核心配合软件程序对传感器的数据进行采集并对摇篮整体功能进行控制，实现摇篮的智能化控制。系统所述的智能控制模块由MCU芯片和触摸液晶屏组成，触摸液晶屏上有模拟操作界面和模拟的功能按键可以对摇篮具有的功能进行手动运行和自动运行的选择，可以记录婴儿喝奶、睡觉、大小便的事件和时间，可以设置事件提醒时间，可以显示重要的数据信息，可以播放音乐哄哭闹的婴儿，MCU芯片选用STM32单片机中的STM32F103RCT6配合软件程序对摇篮系统的整体功能进行控制。系统所述的智能摆动模块由三轴加速度传感器、三轴陀螺仪传感器和电机组成，在摇篮自动摆动时即时的采集三轴加速度传感器、三轴陀螺仪传感器的数据计算出当前摇篮最大摆动角度和摆动方向，控制电机使摇篮摆最大动角度维持在20度到30度之间实现摇篮智能摆动的功能。摇篮在只能摆动时还具有摆动定时和自动停止的功能，在摇篮自动摆动时可设置摆动定时，当时间到时自动停止摆动，在没有设置摆动定时情况下，单片机会检测婴儿是否熟睡，当婴儿熟睡后自动停止摆动。系统所述的应变监测模块由五个应变片、放大电路和MCU组成，将五个应变片放在摇篮底部分别对应婴儿的腿部、背部、肩膀位置，当应变片上的压力变化时它的电压值会发生变化，用MCU采集五个应变片的压力值并进行AD转换，设置压力阈值和变化阈值，当压力超过压力阈值是就表示摇篮内有婴儿，用MCU记录每个应变片一分钟内的压力值，对每个应变片一分钟内的压力值进行离散度的计算，当离散度超过变化阈值时就表示婴儿可能从熟睡中醒来。系统所述的声音检测模块以声音传感器为核心，声音传感器检测摇篮周围声音大小，当婴儿啼哭或者有比较大的噪声时会发生电压变化，MCU采集声音传感器的电压数据当超过阈值时提醒大人。系统所述的感光遮光模块光电三极管、斗篷和电机组成，光电三极管检测婴儿头部所在的摇篮区域的光强，当光强比较大时启动电机升起斗篷为婴儿遮挡比较强的光线，当环境昏暗时自动收起斗篷，给婴儿制造舒适、光线柔和的睡觉环境实现智能遮光的功能。系统所述的红外报警模块，它由红外传感器、LED灯、蜂鸣器组成，当MCU根据传感器的数据判断出婴儿醒来、啼哭、环境噪声比较大、设置的事件提醒时间到时会启动红外报警模块进行报警提醒大人注意婴儿状态，并根据不同的提醒原因闪烁不同颜色的LED灯实现红外报警功能。附图说明图1为一种基于STM32的智能摇篮系统的摇篮主视图，图中示例说明如下：1.STM32单片机2.声音传感器3.电机4.MP3音乐模块。图2为一种基于STM32的智能摇篮系统的摇篮左视图，图中示例说明如下：7.斗篷8.电机9.三轴加速度传感器10.三轴陀螺仪传感器11.红外传感器。图3为一种基于STM32的智能摇篮系统的摇篮俯视图，图中示例说明如下：5.光电三极管6.应变片。图4为一种基于STM32的智能摇篮系统的整体控制流程图。图5为一种基于STM32的智能摇篮系统的触摸液晶屏控制界面设计图。具体实施方式结合附图对本专利技术专利进一步说明。本专利技术专利由STM32单片机、触摸液晶屏、三轴加速度传感器、三轴陀螺仪传感器、电机、应变片、声音传感器、光电三极管、斗篷、红外传感器、LED灯、蜂鸣器组成，使用STM32F103RCT6单片机作为智能控制的核心，使用触摸液晶屏模拟控制界面实现功能选择、记录和显示数据。系统设计中所采用到的单片机、传感器、电机、斗篷等重要器件的摆放位置如图1、图2、图3。系统的整体控制流程如图4所示。触摸屏操作界面如图5所示，触摸屏上有“摆动”“声音”“光强”“压力”“记录”的功能按键，每个功能还有“自动”和“手动”的模式选择，“记录”功能下还有“睡觉”“喝奶”“大小便”“定时时长”的模拟按键，“摆动”功能还可以设置“摆动定时”，当大人要离开摇篮处理其他事情或者需要智能功能辅助照顾婴儿时可以根据需要选择“摆动”“声音”“光强”“压力”“记录”中自己需要的功能将其设置为“自动”模式，设置为“手动”模式时相应自动功能会关闭只能进行手动使用。当“压力”功能被设置为自动时，STM32F103RCT6会启动定时器，对每个应变片每500ms采集一个压力值，连续记录120个压力值刚好是一分钟时间。系统使用五个应变片用来检测压力，将五个应变片放在摇篮底部分别对应婴儿的腿部、背部、肩膀位置，如图3中的编号6所示，当摇篮里面没有婴儿时应变片的压力值很小而且几乎没有变化，当摇篮中有婴儿时会因为体重的原因使压力值变大，婴儿在熟睡时很安稳所以压力的幅值变化会很小，但是当婴儿醒来时手脚喜欢乱动此时压力的幅值变化会很大。设置压力阈值用来判断摇篮中有没有婴儿，将采集到的压力值与压力阈值进行比较，当压力值超过压力阈值时就表示摇篮中有婴儿。记录一分钟内120个的压力值，计算这120个的压力值的方差和极差，方差和极差能体现数据的变化程度但是单独使用误差比较大，在方差的基础上用极差来修正就可以综合两个数据的优点，更明显的表示出一分钟内压力幅值的变化情况，将这个数据用离散度表示，设置变化阈值，当离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于STM32的智能摇篮系统，其特征在于：它由STM32单片机、触摸液晶屏、三轴加速度传感器、三轴陀螺仪传感器、电机、应变片、声音传感器、光电三极管、斗篷、红外传感器、LED灯、蜂鸣器组成，使用STM32单片机作为控制核心配合软件程序对传感器的数据进行采集并对摇篮整体功能进行控制，实现摇篮的智能化控制。

【技术特征摘要】
1.一种基于STM32的智能摇篮系统，其特征在于：它由STM32单片机、触摸液晶屏、三轴加速度传感器、三轴陀螺仪传感器、电机、应变片、声音传感器、光电三极管、斗篷、红外传感器、LED灯、蜂鸣器组成，使用STM32单片机作为控制核心配合软件程序对传感器的数据进行采集并对摇篮整体功能进行控制，实现摇篮的智能化控制。2.根据权利要求1所述的一种基于STM32的智能摇篮系统，其特征在于：所述的触摸液晶屏上有模拟操作界面和模拟的功能按键可以对智能摇篮具有的功能进行手动运行和自动运行的选择，可以记录婴儿喝奶、睡觉、大小便的事件和时间，可以设置事件提醒时间，可以显示重要的数据信息。3.根据权利要求1所述的一种基于STM32的智能摇篮系统，其特征在于：它具有三轴加速度传感器、三轴陀螺仪传感器和电机，STM32单片机在摇篮自动摆动时即时的采集三轴加速度传感器、三轴陀螺仪传感器的数据，计算出当前摇篮最大摆动角度和摆动方向，控制电机转动使摇篮最大摆动角度维持在20度到30度之间实现摇篮的智能摆动功能，智能摆动的控制步骤如下：采集三轴加速度传感器X、Y、Z三个方向的重力加速度数据采集三轴陀螺仪传感器Z轴转向X轴方向上的角速度数据获取重力加速度数据的方向用+1和-1表示获取角速度数据的方向用+1和-1表示计算最大摆动角度和摆动方向根据这些重力加速度数据和角速度数据可以计算出当前的摇篮摆动的角度,角度计算的公式为：n=tan−1(ax∗sx−m∗sm+gzx∗szxaz∗sz)∗(180°)]]>(1)(1)式中，n为计算出的角度值，ax为三轴加速度传感器X轴方向的重力加速度值，sx是它的方向，az为三轴加速度传感器X轴方向的重力加速度值，sz是它的方向，gzx为三轴陀螺仪传感器Z转向X方向上的角速度值，szx是它的变化方向，m为三轴加速度传感器X轴方向的重力加速度的修正值，sm为它的方向，多次计算角度值n并比较得出最...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亮，谢沛，郑慧伟，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33