智能嬰兒床控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要 I-河北理工大學(xué)信息學(xué)院vii3系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1STM32F103單片機(jī)STM32F103單片機(jī)是系統(tǒng)的主控芯片，負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)的各項(xiàng)功能和邏輯，其在系統(tǒng)中的工作流程如下：（1）初始化系統(tǒng)，配置各個(gè)模塊的引腳和接口，設(shè)置系統(tǒng)的工作模式為自動(dòng)模式，設(shè)置系統(tǒng)的初始參數(shù)，如溫度范圍、搖床速度、童謠選擇等。（2）循環(huán)檢測按鍵的狀態(tài)，如果檢測到按鍵被按下，根據(jù)按鍵的功能，切換系統(tǒng)的工作模式或調(diào)節(jié)系統(tǒng)的參數(shù)，并在OLED顯示模塊上顯示相應(yīng)的信息。（3）循環(huán)檢測無線模塊的狀態(tài)，如果檢測到無線模塊接收到手機(jī)發(fā)送的控制指令，根據(jù)控制指令的內(nèi)容，切換系統(tǒng)的工作模式或調(diào)節(jié)系統(tǒng)的參數(shù)，并在OLED顯示模塊上顯示相應(yīng)的信息，同時(shí)向手機(jī)發(fā)送反饋信息。（4）循環(huán)檢測溫度傳感器的狀態(tài)，如果檢測到溫度傳感器有溫度值，讀取溫度值，并在OLED顯示模塊上顯示溫度值，同時(shí)根據(jù)系統(tǒng)的工作模式和參數(shù)，判斷是否需要啟動(dòng)或停止加熱或降溫功能，并通過繼電器控制加熱或降溫模塊的工作。（5）循環(huán)檢測液滴傳感器的狀態(tài)，如果檢測到液滴傳感器有液滴信號(hào)，說明嬰兒尿床了，此時(shí)發(fā)出報(bào)警提示，并在OLED顯示模塊上顯示尿床檢測結(jié)果，同時(shí)向手機(jī)發(fā)送尿床信息。（6）循環(huán)檢測聲音傳感器的狀態(tài)，如果檢測到聲音傳感器有聲音信號(hào)，說明嬰兒哭鬧了，此時(shí)根據(jù)系統(tǒng)的工作模式和參數(shù)，判斷是否需要啟動(dòng)或停止搖床和播放童謠的功能，并通過步進(jìn)電機(jī)控制搖床模塊的工作，通過語音模塊控制童謠模塊的工作，并在OLED顯示模塊上顯示哭聲檢測結(jié)果，同時(shí)向手機(jī)發(fā)送哭聲信息。STM32F103單片機(jī)在本設(shè)計(jì)中的實(shí)際接線圖如圖3.1所示：圖3.1STM32F103單片機(jī)接線情況3.2ESP8266無線模塊ESP8266無線模塊是系統(tǒng)的通信模塊，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與手機(jī)的遠(yuǎn)程通信和控制，其在系統(tǒng)中的工作流程如下：（1）接收單片機(jī)通過UART1接口發(fā)送的控制指令，根據(jù)控制指令的內(nèi)容，配置無線模塊的工作模式、連接Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)、建立TCP連接等操作。（2）接收手機(jī)通過Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)和TCP連接發(fā)送的控制指令，將控制指令通過UART1接口發(fā)送給單片機(jī)，等待單片機(jī)的反饋信息[16]。（3）接收單片機(jī)通過UART1接口發(fā)送的反饋信息，將反饋信息通過Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)和TCP連接發(fā)送給手機(jī)，完成一次通信。ESP8266無線模塊的工作原理如下：（1）ESP8266無線模塊是一款基于Wi-Fi協(xié)議的無線模塊，具有較高的通信速率，可達(dá)54Mbps，并且具有較高的通信穩(wěn)定性，不易受干擾，其通信距離取決于Wi-Fi信號(hào)的強(qiáng)度，一般在幾十米到幾百米之間，適合用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與手機(jī)的遠(yuǎn)程通信和控制。（2）ESP8266無線模塊通過UART接口與單片機(jī)通信，使用AT指令集進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，AT指令集是一種通用的串口指令集，可以用于控制無線模塊的各項(xiàng)功能，如設(shè)置工作模式、連接網(wǎng)絡(luò)、發(fā)送數(shù)據(jù)等，通過發(fā)送不同的AT指令，可以實(shí)現(xiàn)不同的功能[17]。（3）ESP8266無線模塊通過Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)和TCP連接與手機(jī)通信，使用TCP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，TCP協(xié)議是一種可靠的傳輸層協(xié)議，可以保證數(shù)據(jù)的完整性和順序性，通過建立TCP連接，可以實(shí)現(xiàn)雙向的數(shù)據(jù)傳輸，通過發(fā)送不同的數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)不同的控制和反饋。ESP8266無線模塊在本設(shè)計(jì)中的實(shí)際接線圖如圖3.2所示：圖3.2ESP8266無線模塊實(shí)際接線圖3.3液滴傳感器檢測模塊液滴傳感器模塊是系統(tǒng)的尿床檢測模塊，負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)檢測嬰兒是否尿床，并在檢測到尿床時(shí)發(fā)出報(bào)警提示，其在系統(tǒng)中的工作流程如下：（1）接收單片機(jī)通過GPIO口發(fā)送的檢測信號(hào)，根據(jù)檢測信號(hào)的電平，啟動(dòng)或停止檢測功能。（2）通過電極板檢測嬰兒床上的液體，如果檢測到液體，說明嬰兒尿床了，此時(shí)將液滴信號(hào)通過GPIO口發(fā)送給單片機(jī)，等待單片機(jī)的處理。液滴傳感器模塊的工作原理如下：（1）液滴傳感器模塊是一種基于電阻的液體檢測模塊，具有簡單、便宜、易用等優(yōu)點(diǎn)，其工作原理是利用液體的導(dǎo)電性，通過電極板測量液體的電阻值，如果電阻值低于設(shè)定的閾值，說明檢測到液體，否則說明沒有檢測到液體，適合用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的尿床檢測功能。（2）液滴傳感器模塊通過GPIO口與單片機(jī)通信，使用數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，數(shù)字信號(hào)是一種只有兩種狀態(tài)的信號(hào)，分別是高電平和低電平，通過高低電平的變化，可以表示不同的數(shù)據(jù)，通過發(fā)送不同的電平，可以實(shí)現(xiàn)不同的功能，如啟動(dòng)或停止檢測、發(fā)送液滴信號(hào)等。（3）液滴傳感器模塊根據(jù)單片機(jī)發(fā)送的電平，執(zhí)行相應(yīng)的操作，如啟動(dòng)或停止檢測，通過電極板檢測液體的電阻值，如果電阻值低于閾值，說明檢測到液體，此時(shí)將液滴信號(hào)通過GPIO口發(fā)送給單片機(jī)，等待單片機(jī)的處理。液滴檢測模塊在本設(shè)計(jì)中的實(shí)際接線情況如下圖3.3所示：圖3.3液滴傳感器模塊實(shí)際接線圖3.4OLED顯示模塊OLED顯示模塊是系統(tǒng)的人機(jī)交互界面，負(fù)責(zé)顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)和相關(guān)參數(shù)，其在系統(tǒng)中的工作流程如下：（1）接收單片機(jī)通過SPI1接口發(fā)送的顯示數(shù)據(jù)，根據(jù)顯示數(shù)據(jù)的內(nèi)容，顯示系統(tǒng)的工作模式、溫度值、尿床檢測結(jié)果、哭聲檢測結(jié)果、通信狀態(tài)等信息[18]。（2）根據(jù)單片機(jī)的控制信號(hào)，執(zhí)行顯示或清屏的操作，保持顯示內(nèi)容的及時(shí)更新和清晰可見。OLED顯示模塊的工作原理如下：（1）OLED顯示模塊是一種基于有機(jī)發(fā)光二極管的顯示技術(shù)，具有自發(fā)光、低功耗、高對比度、寬視角、快響應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，適合用于顯示系統(tǒng)的信息。（2）OLED顯示模塊通過SPI接口與單片機(jī)通信，使用SPI協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，SPI協(xié)議是一種同步串行通信協(xié)議，使用四根線進(jìn)行通信，分別是時(shí)鐘線、數(shù)據(jù)線、數(shù)據(jù)/命令線和片選線，通過時(shí)鐘線同步數(shù)據(jù)的傳輸，通過數(shù)據(jù)線傳輸數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)/命令線區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)是數(shù)據(jù)還是命令，通過片選線選擇顯示模塊的使能。（3）OLED顯示模塊根據(jù)單片機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)或命令，執(zhí)行相應(yīng)的操作，如初始化顯示模塊、設(shè)置顯示參數(shù)、清除顯示內(nèi)容、寫入顯示內(nèi)容等，通過控制有機(jī)發(fā)光二極管的發(fā)光狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)顯示模塊的顯示功能。OLED的實(shí)際接線圖如圖3.4所示：圖3.4OLED實(shí)際接線圖3.5DS18B20溫度檢測模塊DS18B20溫度檢測模塊是系統(tǒng)的溫度檢測模塊，負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)測嬰兒床的溫度，并根據(jù)溫度的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)加熱或降溫功能，其在系統(tǒng)中的工作流程如下：（1）接收單片機(jī)通過I2C1接口發(fā)送的讀取溫度的命令，根據(jù)命令的內(nèi)容，啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換，將溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。（2）將數(shù)字信號(hào)通過I2C1接口發(fā)送給單片機(jī)，等待單片機(jī)的下一條命令。DS18B20溫度檢測模塊的工作原理如下：（1）DS18B20溫度檢測模塊是一款數(shù)字溫度傳感器，具有較高的精度，可達(dá)0.5℃，并且具有較高的穩(wěn)定性，不受環(huán)境干擾，其工作原理是利用溫度與電阻的關(guān)系，將溫度值轉(zhuǎn)換為電阻值，再將電阻值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，適合用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的溫度檢測和溫度讀取。（2）DS18B20溫度檢測模塊通過I2C接口與單片機(jī)通信，使用I2C協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，I2C協(xié)議是一種同步串行通信協(xié)議，使用兩根線進(jìn)行通信，分別是時(shí)鐘線和數(shù)據(jù)線，通過時(shí)鐘線同步數(shù)據(jù)的傳輸，通過數(shù)據(jù)線傳輸數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)設(shè)備之間的通信，通過發(fā)送不同的命令，可以實(shí)現(xiàn)不同的功能，如讀取溫度、寫入配置等。（3）DS18B20溫度檢測模塊根據(jù)單片機(jī)發(fā)送的命令，執(zhí)行相應(yīng)的操作，如啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換、讀取溫度值、寫入配置等，通過內(nèi)部的溫度傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過I2C接口發(fā)送給單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)溫度檢測模塊的溫度檢測功能。DS18B20溫度檢測模塊在本設(shè)計(jì)中的實(shí)際接線方式如圖3.5所示：圖3.5DS18B20溫度檢測模塊實(shí)際接線圖3.6步進(jìn)電機(jī)模塊步進(jìn)電機(jī)模塊是系統(tǒng)的搖床驅(qū)動(dòng)模塊，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)嬰兒床的搖動(dòng)，安撫嬰兒的情緒，其在系統(tǒng)中的工作流程如下：（1）接收單片機(jī)通過GPIO口發(fā)送的控制信號(hào)，根據(jù)控制信號(hào)的電平，啟動(dòng)或停止搖床功能。（2）根據(jù)單片機(jī)通過GPIO口發(fā)送的方向和速度信號(hào)，控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和轉(zhuǎn)動(dòng)速度，從而控制嬰兒床的搖動(dòng)幅度和搖動(dòng)頻率。步進(jìn)電機(jī)模塊在本設(shè)計(jì)的實(shí)際接線情況如圖3.6所示：圖3.6步進(jìn)電機(jī)模塊實(shí)際接線圖4系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)4系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1軟件介紹Keil4是一款基于Windows平臺(tái)的集成開發(fā)環(huán)境，支持多種單片機(jī)的開發(fā)和調(diào)試，本設(shè)計(jì)使用Keil4軟件進(jìn)行STM32F103單片機(jī)的程序開發(fā)和調(diào)試，其主要功能如下：（1）提供多種語言的編譯器，如C、C++、匯編等，可以根據(jù)不同的語言選擇合適的編譯器，將源代碼編譯為目標(biāo)代碼。（2）提供多種調(diào)試器，如仿真器、模擬器、下載器等，可以根據(jù)不同的調(diào)試方式選擇合適的調(diào)試器，將目標(biāo)代碼下載到單片機(jī)中，進(jìn)行程序的運(yùn)行和調(diào)試。（3）提供多種工具，如編輯器、查看器、分析器等，可以方便地編寫、修改、查看、分析程序的代碼和數(shù)據(jù)，提高程序的質(zhì)量和效率。Keil4的軟件界面如4.1圖所示：圖4.1Keil_4軟件界面4.2軟件程序的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)使用C語言編寫STM32F103單片機(jī)的軟件程序，主要包括以下幾個(gè)部分：（1）頭文件，包含了系統(tǒng)所需的各種庫函數(shù)和宏定義，如stm32f10x.h、oled.h、ds18b20.h、esp8266.h等，方便程序的編寫和調(diào)用。（2）初始化函數(shù)，包含了系統(tǒng)的各個(gè)模塊的初始化，如GPIO初始化、UART初始化、SPI初始化、I2C初始化、ADC初始化、DAC初始化等，設(shè)置各個(gè)模塊的工作參數(shù)，如波特率、時(shí)鐘頻率、分辨率、通道等，為系統(tǒng)的正常工作做好準(zhǔn)備。（3）主程序，包含了系統(tǒng)的主要功能和邏輯，如按鍵檢測、無線通信、溫度檢測、尿床檢測、哭聲檢測、搖床控制、加熱控制、降溫控制、顯示控制等，根據(jù)系統(tǒng)的工作模式和參數(shù)，控制各個(gè)模塊的工作和停止，檢測各個(gè)模塊的狀態(tài)和信號(hào)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能化和遠(yuǎn)程化。（4）按鍵程序，包含了系統(tǒng)的手動(dòng)控制功能，如按鍵掃描、按鍵判斷、按鍵處理等，根據(jù)按鍵的功能，切換系統(tǒng)的工作模式或調(diào)節(jié)系統(tǒng)的參數(shù)，并在OLED顯示模塊上顯示相應(yīng)的信息。（5）處理程序，包含了系統(tǒng)的自動(dòng)控制功能，如溫度處理、尿床處理、哭聲處理等，根據(jù)系統(tǒng)的工作模式和參數(shù)，判斷是否需要啟動(dòng)或停止加熱或降溫功能、發(fā)出報(bào)警提示、啟動(dòng)或停止搖床和播放童謠的功能，并在OLED顯示模塊上顯示相應(yīng)的信息，同時(shí)向手機(jī)發(fā)送反饋信息。（6）顯示程序，包含了系統(tǒng)的人機(jī)交互功能，如顯示初始化、顯示清屏、顯示數(shù)據(jù)、顯示字符串等，根據(jù)系統(tǒng)的工作狀態(tài)和相關(guān)參數(shù)，顯示系統(tǒng)的工作模式、溫度值、尿床檢測結(jié)果、哭聲檢測結(jié)果、通信狀態(tài)等信息，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可視性和易用性。4.2.1主程序流程圖4.2智能嬰兒床控制系統(tǒng)邏輯流程圖如圖4.2所示，在主函數(shù)中，系統(tǒng)首先進(jìn)行初始化，然后按順序循環(huán)執(zhí)行四個(gè)功能：按鍵功能、監(jiān)測功能、顯示功能和接收數(shù)據(jù)功能。按鍵功能根據(jù)獲取的鍵值，實(shí)現(xiàn)模式切換、手動(dòng)控制加熱、風(fēng)扇開關(guān)等操作；監(jiān)測功能每500毫秒獲取一次溫度信息，判斷是否需要播放搖籃曲、繼電器是否正常工作以及是否觸發(fā)聲光警報(bào)；顯示功能根據(jù)當(dāng)前界面顯示相應(yīng)內(nèi)容；接收數(shù)據(jù)功能將實(shí)時(shí)獲取的數(shù)據(jù)上傳至阿里云，并通過手機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。4.2.2按鍵程序流程根據(jù)圖4.3所示的按鍵程序流程，按鍵設(shè)置函數(shù)首先調(diào)用按鍵掃描函數(shù)，以獲取按下按鍵的相關(guān)信息，并根據(jù)不同的按鍵值來改變相應(yīng)的變量。如果檢測到按鍵1被按下，則會(huì)切換手動(dòng)/自動(dòng)模式。按鍵2被按下，則會(huì)手動(dòng)控制加熱功能的開啟/關(guān)閉。按鍵3被按下，則會(huì)手動(dòng)控制風(fēng)扇的開啟/關(guān)閉。圖4.3按鍵模塊邏輯流程圖4.2.3處理程序流程處理程序流程如圖4.4所示，處理程序是系統(tǒng)的核心功能是處理系統(tǒng)的各個(gè)功能，包括溫度檢測、尿床檢測、哄睡檢測、遠(yuǎn)程控制等，根據(jù)不同的情況，控制系統(tǒng)的各個(gè)硬件模塊，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制和反饋。圖4.4處理函數(shù)邏輯流程圖4.2.4顯示程序流程顯示程序流程如圖4.5所示，開機(jī)時(shí)，OLED屏幕會(huì)進(jìn)行初始化，顯示系統(tǒng)的歡迎界面或者啟動(dòng)畫面。OLED屏幕會(huì)顯示實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)，包括寶寶的體溫、睡眠狀態(tài)、嬰兒床的傾斜角度等。這些數(shù)據(jù)可以幫助父母實(shí)時(shí)監(jiān)測寶寶的情況。OLED屏幕也會(huì)顯示提示信息，例如當(dāng)寶寶醒來或者需要哄睡時(shí)，屏幕會(huì)顯示相關(guān)提示，提醒父母采取相應(yīng)的行動(dòng)。圖4.5顯示函數(shù)邏輯流程圖5系統(tǒng)的測試畢業(yè)設(shè)計(jì)5系統(tǒng)的測試5.1軟件硬件調(diào)試5.1.1軟件調(diào)試在使用Keil4軟件進(jìn)行軟件硬件調(diào)試時(shí)，將源代碼編譯為目標(biāo)代碼，這是第一步。編譯過程中，要檢查是否有編譯錯(cuò)誤或警告的出現(xiàn)。如果有，需要及時(shí)修改和優(yōu)化程序，確保代碼的正確性和穩(wěn)定性。接著，進(jìn)行程序的下載，將目標(biāo)代碼下載到單片機(jī)中。在下載過程中，要仔細(xì)檢查是否有下載錯(cuò)誤或失敗的情況發(fā)生。如果出現(xiàn)了問題，需要立即檢查并可能更換硬件設(shè)備，以確保程序可以正確地被加載到目標(biāo)設(shè)備中。5.1.2硬件調(diào)試將單片機(jī)與各個(gè)模塊連接，并給它們供電。在此過程中，要觀察系統(tǒng)的工作狀態(tài)和顯示結(jié)果，以檢查是否存在異?；蝈e(cuò)誤。如果有異常情況出現(xiàn)，需要及時(shí)進(jìn)行調(diào)試和修正程序，以確保系統(tǒng)能夠正常工作。最后進(jìn)行功能測試，通過按鍵或手機(jī)發(fā)送不同的控制指令，測試系統(tǒng)的各項(xiàng)功能是否正常工作。這包括溫度檢測、尿床檢測、哭聲檢測、搖床控制、加熱控制、降溫控制、顯示控制等。要檢查是否有功能缺失或不符合預(yù)期的情況出現(xiàn)，如果有，需要及時(shí)修改和完善程序，以確保系統(tǒng)能夠滿足用戶的需求。5.2測試過程5.2.1溫度檢測過程在溫度檢測過程中，智能嬰兒床控制系統(tǒng)通過DS18B20溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測嬰兒床的環(huán)境溫度。系統(tǒng)接收到溫度數(shù)據(jù)后，會(huì)根據(jù)預(yù)設(shè)的溫度范圍進(jìn)行判斷。若檢測到溫度過低，系統(tǒng)將通過繼電器啟動(dòng)加熱功能，以提高嬰兒床的溫度至適宜范圍；若溫度過高，則啟動(dòng)降溫功能，通過風(fēng)扇或其他降溫設(shè)備降低溫度，從而確保嬰兒處于舒適的睡眠環(huán)境中。溫度檢測過程實(shí)現(xiàn)了對嬰兒床溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測和自動(dòng)調(diào)節(jié)，為嬰兒提供安全穩(wěn)定的睡眠條件。5.2.2尿床檢測過程傳感器安裝在嬰兒床的適當(dāng)位置，能夠準(zhǔn)確檢測嬰兒的尿濕狀態(tài)。一旦傳感器檢測到尿濕信號(hào)，系統(tǒng)會(huì)立即觸發(fā)報(bào)警提示，通知父母及時(shí)更換尿布。這一過程有效避免了嬰兒因尿濕而感到不適，同時(shí)也減輕了父母的照料壓力。5.2.3哭聲檢測過程傳感器能夠準(zhǔn)確捕捉嬰兒的啼哭聲，并實(shí)時(shí)將信號(hào)傳遞給控制系統(tǒng)。一旦檢測到哭聲，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)預(yù)設(shè)的哄睡模式自動(dòng)啟動(dòng)搖床和播放童謠，以安撫嬰兒的情緒，促使其入睡。這一過程體現(xiàn)了系統(tǒng)對嬰兒需求的智能響應(yīng)，有助于提升嬰兒的睡眠質(zhì)量。5.2.4搖床控制過程當(dāng)系統(tǒng)檢測到嬰兒哭鬧或需要安撫時(shí)，會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)搖床功能。通過控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，搖床會(huì)以適當(dāng)?shù)乃俣群皖l率搖動(dòng)，為嬰兒提供舒適的睡眠環(huán)境。同時(shí)，用戶也可以通過手機(jī)App遠(yuǎn)程控制搖床的啟動(dòng)、停止和調(diào)節(jié)搖動(dòng)速度，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的育兒需求。5.2.5加熱控制當(dāng)系統(tǒng)檢測到嬰兒床溫度過低時(shí)，會(huì)啟動(dòng)加熱控制模塊。通過繼電器控制加熱器的工作狀態(tài)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)嬰兒床的溫度至適宜范圍。加熱控制的實(shí)現(xiàn)不僅保證了嬰兒在寒冷環(huán)境下的舒適度，還避免了因溫度過低而可能導(dǎo)致的健康問題。5.2.6降溫控制過程降溫控制過程與加熱控制相反，主要用于應(yīng)對高溫環(huán)境。當(dāng)系統(tǒng)檢測到嬰兒床溫度過高時(shí)，會(huì)啟動(dòng)降溫控制模塊。通過控制風(fēng)扇或其他降溫設(shè)備的運(yùn)行，系統(tǒng)能夠有效降低嬰兒床的溫度，為嬰兒提供涼爽舒適的睡眠環(huán)境。降溫控制過程確保了嬰兒在高溫天氣下也能保持舒適狀態(tài)，避免了因過熱而可能引發(fā)的不適或健康問題。5.2.7顯示控制過程顯示控制過程負(fù)責(zé)管理和控制智能嬰兒床控制系統(tǒng)的顯示界面。通過OLED顯示屏，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)顯示嬰兒床的溫度、濕度、尿床檢測結(jié)果、哭聲檢測狀態(tài)以及系統(tǒng)的工作模式等信息。用戶可以通過觀察顯示屏上的信息了解系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和嬰兒的情況。此外，系統(tǒng)還提供了顯示控制功能，允許用戶根據(jù)需求自定義顯示內(nèi)容和格式，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的信息展示。5.3實(shí)物展示本設(shè)計(jì)使用STM32F103單片機(jī)為主控芯片，搭建了一個(gè)智能嬰兒床控制系統(tǒng)的實(shí)物模型，用于展示系統(tǒng)的外觀和功能，驗(yàn)證系統(tǒng)的實(shí)用性和美觀性。實(shí)物如圖5.1所示：圖5.1智能嬰兒床控制系統(tǒng)實(shí)物圖如圖5.1所示，本智能嬰兒床控制系統(tǒng)已經(jīng)調(diào)試完畢，上圖可以清晰的看到本設(shè)計(jì)的硬件模塊的組成以及終端設(shè)備上的軟件app程序。5.3.1哄睡模式圖5.2哄睡模式如圖5.2所示，系統(tǒng)的哄睡模式是系統(tǒng)的一種工作模式，用于在嬰兒哭鬧時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)搖床和播放童謠的功能，安撫嬰兒的情緒，使嬰兒入睡。5.3.2監(jiān)測模式圖5.3監(jiān)測模式如圖5.3所示，系統(tǒng)的溫度檢測是系統(tǒng)的一種基本功能，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測嬰兒床的溫度，并根據(jù)溫度的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)加熱或降溫功能，保持嬰兒床的適宜溫度。5.3.3終端設(shè)備界面圖5.4終端設(shè)備界面如圖5.4所示，系統(tǒng)的手機(jī)遠(yuǎn)程控制是系統(tǒng)的一種高級(jí)功能，用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與手機(jī)的遠(yuǎn)程通信和控制，使用戶可以通過手機(jī)隨時(shí)隨地查看和控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)和相關(guān)參數(shù)。結(jié)論結(jié)論結(jié)論通過本論文的研究和設(shè)計(jì),成功實(shí)現(xiàn)了一種智能嬰兒床控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)融合了物聯(lián)網(wǎng)、傳感器技術(shù)以及嵌入式控制技術(shù),可以實(shí)時(shí)監(jiān)測嬰兒床的環(huán)境狀態(tài),并根據(jù)檢測結(jié)果自動(dòng)調(diào)節(jié)控制,為嬰兒營造安全舒適的睡眠環(huán)境,同時(shí)也大大減輕了父母的照看壓力。系統(tǒng)的核心是基于STM32F103單片機(jī)的控制模塊,集成了溫度檢測、濕度檢測、哭聲檢測、搖床控制、加熱控制、降溫控制等多種功能。溫度傳感器可以精準(zhǔn)檢測嬰兒床的實(shí)時(shí)溫度,并通過繼電器控制加熱器或風(fēng)扇,自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度至合適范圍。液滴傳感器可檢測到嬰兒的尿濕狀態(tài),并發(fā)出報(bào)警提示。聲音傳感器可檢測到嬰兒的啼哭聲,從而啟動(dòng)搖床和播放催眠音樂,安撫嬰兒入睡。系統(tǒng)還配備了OLED顯示屏和ESP8266無線模塊。OLED顯示屏可以實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和檢測數(shù)據(jù),方便用戶了解系統(tǒng)工作情況。ESP8266模塊實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)與手機(jī)的無線連接,用戶可以通過手機(jī)App遠(yuǎn)程控制系統(tǒng),隨時(shí)隨地監(jiān)控嬰兒的狀態(tài)。在軟件設(shè)計(jì)方面,使用Keil集成開發(fā)環(huán)境,編寫了完整的系統(tǒng)控制程序,包括主程序、按鍵程序、處理程序、顯示程序等模塊,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的自動(dòng)化控制和人機(jī)交互。通過硬件電路連接和軟件程序調(diào)試,成功將各功能模塊集成到智能嬰兒床系統(tǒng)中。最終通過實(shí)物展示,驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性和穩(wěn)定性,各項(xiàng)功能可以正常運(yùn)行,具備了智能化、遠(yuǎn)程化的特點(diǎn),達(dá)到了設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn),為嬰兒提供了安全可靠的睡眠環(huán)境,有效提高了嬰兒的健康水平。同時(shí)也讓父母遠(yuǎn)離了傳統(tǒng)嬰兒床照看的種種不便,大幅減輕了育兒壓力。這種智能化嬰兒照護(hù)設(shè)備具有廣闊的應(yīng)用前景和市場潛力。未來,在提高系統(tǒng)智能化水平、擴(kuò)展功能模塊、優(yōu)化用戶體驗(yàn)等方面還有進(jìn)一步改進(jìn)的空間,以滿足不同用戶的個(gè)性化需求。參考文獻(xiàn)畢業(yè)設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)[1]杜寶強(qiáng),朱傳奇,武濤.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能嬰兒床遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),2023,13(2):4.[2]錢意佐,鄭志偉.一種智能嬰兒床:,CN115299743A[P].2022.[3]吳冬雨.基于ATmega328P單片機(jī)的智能嬰兒床系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2021.[4]穆壹瀾,李芷薇,譚瑤,等.嬰兒床智能風(fēng)扇[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),2019(2):3.[5]陳棟.改良型智能嬰兒床:,CN205285726U[P].2016.[6]高南孫晨曦鐘承宏.一種智能看護(hù)嬰兒床的設(shè)計(jì)[J].電子產(chǎn)品世界,2022,29(11):28-32.[7]張開心,張夢瑤,劉夢然,等.基于嵌入式平臺(tái)的智能嬰兒床設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].河南科技,2022(008):041.[8]多澤華,王明申,趙宇,等.基于樹莓派的嬰兒床智能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用文摘,2022(006):038.[9]羅聰,李輝,彭旺,等.基于STM32的智能安全監(jiān)護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].儀表技術(shù),2022(5):5.[10]謝成豪,賈卓男,董淑婧,等.一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能嬰兒床:,CN215650209U[P].2022.[11]孔德因.溫度傳感器DS18B20簡介[J].家電維修,2023(2):1.[12]馮喬春,陳武,楊子力,等.一種DS18B20數(shù)字溫度傳感器快速測溫的方法:,CN115237474A[P].2022.[13]王同珍,黃明煒,黃宏安,等.基于GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的溫度傳感器校準(zhǔn)系統(tǒng)[J].2021.[14]祝加雄.基于ESP8266主控器的智慧實(shí)驗(yàn)室的監(jiān)控設(shè)計(jì)[J].電子制作,2023,31(2):4.[15]文丹.基于Android的智能家居交互系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)[J].電子制作,2023,31(1):5.[16]鄭燕紅.一種采用ESP8266為核心單元的無線節(jié)能開關(guān):,CN216389129U[P].2022.[17]趙志鵬,王猛,歐為軍.C3級(jí)列控系統(tǒng)無線通信協(xié)議引起的無線通信超時(shí)優(yōu)化建議[J].中國鐵路,2023(1):6.[18]于寶珠.無線通信系統(tǒng)時(shí)延和可靠性分析與保障研究[D].吉林大學(xué),2022.[19]左旭濤.地鐵信號(hào)系統(tǒng)無線通訊傳輸?shù)目垢蓴_措施[J].運(yùn)輸經(jīng)理世界,2022(7):3.[20]金志虎,汪瀾,唐佛南,等.一種對無線通訊產(chǎn)品樣機(jī)測試寫值的方法和系統(tǒng):,CN107426719B[P].2020.謝辭附錄A謝辭在此臨近畢業(yè)之際，要向的指導(dǎo)老師表達(dá)最深的謝意和最真摯的感謝。您是我學(xué)習(xí)路上最堅(jiān)實(shí)的支撐，在成長的過程中始終守護(hù)著我，指引著我。您的指導(dǎo)是我學(xué)習(xí)生涯中最寶貴的財(cái)富。在學(xué)習(xí)過程中，每次遇到瓶頸或者不明白的問題，您總是會(huì)悉心指導(dǎo)，用耐心的語言為講解。這些悉心的指導(dǎo)與教誨，讓我在你的教導(dǎo)下進(jìn)一步升華，更加深刻地理解和掌握了知識(shí)點(diǎn)。同時(shí)，您嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的態(tài)度、不懈的努力和工作的熱情也一直激勵(lì)著，讓我深刻地意識(shí)到知識(shí)的無窮魅力。您的教誨是走向未來的最好道路。您不僅在學(xué)業(yè)上為提供了全面而有針對性的指導(dǎo)，而且一直在給灌輸正確的人生觀和世界觀。同時(shí)，您還時(shí)常引導(dǎo)我去潛心思考，去自主探索，讓我越來越懂得獨(dú)立思考的重要性。這一切，都將伴隨今后的人生旅程，成為成長的重要指導(dǎo)。再次感謝您的悉心指導(dǎo)、耐心教誨和無私幫助。在走向未來的時(shí)候，會(huì)永遠(yuǎn)銘記您的教誨，不斷努力，成為一個(gè)有價(jià)值的人，并以優(yōu)異的成績來回報(bào)您對的教導(dǎo)和關(guān)愛。祝您身體健康，心靈愉悅，事業(yè)有成，再次向您表達(dá)最深的謝意和最真摯的祝福！附錄B附錄A原理圖：畢業(yè)設(shè)計(jì)附錄B部分源程序：#include"./HAL/AliESP8266/AliESP8266.h"#include"usart.h"#include"./HAL/OLED/OLED_NEW.H"unsignedcharESP8266_buf[1024];unsignedshortESP8266_cnt,ESP8266_cntPre;unsignedcharUSARTWIFI_TX_BUF[1024];unsignedcharuartwifi_value; //串口2接收緩存變量#defineuwifi_printf(...)HAL_UART_Transmit(&Huart_wifi,USARTWIFI_TX_BUF,sprintf((char*)USARTWIFI_TX_BUF,__VA_ARGS__),0xffff)/************************************************************** 函數(shù)名稱： Usart_SendString** 函數(shù)功能： 串口數(shù)據(jù)發(fā)送** 入口參數(shù)： USARTx：串口組* str：要發(fā)送的數(shù)據(jù)* len：數(shù)據(jù)長度** 返回參數(shù)： 無** 說明： *************************************************************/voidUsart_SendString(unsignedchar*str,unsignedshortlen){ unsignedshortcount=0; for(;count<len;count++) { HAL_UART_Transmit(&Huart_wifi,str++,1,999); }}//=======================================