一种婴儿车智能化的设计

邹琪俊 韦孙佳 覃世吉 陈辉金

（桂林电子科技大学，广西 桂林 541004）

一种婴儿车智能化的设计

邹琪俊 韦孙佳 覃世吉 陈辉金

（桂林电子科技大学，广西 桂林 541004）

文章中系统基于STM32芯片，设计并制作了一个用于使婴儿处于更智能环境的婴儿车。系统由STM32F103ZET6最小系统、GSM、蓝牙通信部分、智能传感器、电脑手机客户端、手机客户端等几部分组成。通过智能传感器感知婴儿生理参数，采用多终端监视，实现远程跟踪。为方便得到统计学参数，整体结构设计运用数据保存技术，通过蓝牙通信把婴儿生理参数远程传输并保存到计算机里。

婴儿车；STM32；智能；数据传输

1 引言

随着人们生活水平的提高，人们对儿童这一弱势群体的关注越来越多，对儿童用品的要求也是越来越高。智能婴儿车将从这个阶段的婴儿行为特征和生活方式入手，开展创新研究，从而给宝宝和年轻的父母提供更高品质的服务，让孩子的生活环境更安全、更舒适、更健康、更智能。

2 整体方案设计

本系统的设计分为三个部分：（1）婴儿车部分；（2）上位机软件部分；（3）安卓手机app。

婴儿车部分采用FreeRTOS系统，集合了远、近距离通信模块，智能传感器，电源等部分。传感器监测能够很好地采集婴儿状态、车体倾斜度等，通过蓝牙和GSM技术，能够快速有效地收集传感器监测信息，将信息反馈到手机上，最终实现婴儿车智能化采集信息和报警。

上位机软件采用 VB编写。该软件的考虑到的特地有：兼容于大众使用的Windows系统，人机交互友好，便于使用。该上位机用于长期保存婴儿车数据到PC机上。

安卓APP的控制部分，方便婴儿家长控制婴儿车的运动，能够根据实际的需要开关风扇，开关音乐。

3 系统硬件部分

本系统的硬件部分包括：婴儿车框架、GSM传输模块、蓝牙、传感器、锂电池及其电源部分 STM32F103ZET6最小系统。

智能传感器采集到婴儿生理状况，并根据婴儿体温的变化，给温度采集进程设定一个阀值温度，位于底座的STM32单片机采集从DS18B20采集到的婴儿体温温度，当婴儿体温大于阀值时，系统发生报警脉冲。报警进程自动对此脉冲信号进行处理，并在彩色LCD上显示出来同时再电话短信报警。当婴儿尿湿时，系统会自动检测底板湿度，记录并短信通知家长及时更换纸尿布。

3.1婴儿车框架结构

婴儿车框架结构材料为亚克力板，质量轻。车体底部采用四驱方式，大扭矩电机，可以提供大驱动力，在运载婴儿的时候还可以运载一些货物，减轻父母负担。

3.2GSM无线传输部分

在远距离报警上，本系统使用的是GSM无线传输模块。此模块可以在全球内有GSM覆盖的地区传送信息，不受距离的限制。它的应用比较广泛，在手机、车载导航等都可以见到它。

3.3蓝牙传输部分

在近距离控制与数据传输上，本系统采用蓝牙模块。蓝牙模块对于近距离传输有着非常方便、快捷、兼容性高的优点。对于近距离控制，几乎每台智能手机上都能够安装基于蓝牙的APP软件，而不需要额外的遥控。节约了成本，充分发挥了资源的可重复利用的价值。对于近距离传输，蓝牙能非常方便的与计算机进行通信，而不需要各种复杂的外设，只需要安装一款上位机软件。信息反馈非常便捷，在PC机上直接数据保存，这样婴儿的参数就可以长期的保存。

3.4婴儿生理参数采集部分

婴儿生理参数的检测包括温度和尿湿检测。DS18B20温度检测传感器位于婴儿车下方，感知婴儿体温，返回数字信号给MCU。并和设定的阀值温度对比，异常时通知家长，对此参数进行负反馈监控。

通过湿度模块，将湿度信号转化成数字信号传回MCU。这样就能很好的感知婴儿是否尿湿，并能够及时提醒父母更换纸尿布。

3.5电源供电部分

电源模块是一个系统的核心，笔者选用了防爆聚合物锂电池。防爆聚合物锂电池可以提供可靠、稳定、持续的输出，并可以识别电池是否充满。

LM2596是开关电源芯片，系统采用此芯片进行DC-DC转换，利用该器件只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路。系统电机和MCU采取分开供电方式，即使一路出现故障，仍可以保证一部分正常运转。

3.6主控芯片（MCU）部分

本系统选择 STM32F103ZET6芯片作为主控。STM32F103ZET6是一款高性能的单片机，并且内部有丰富资源。本系统并且充分利用 STM32F103ZET6的内部资源，移植FreeRTOS系统使得本系统更加安全可靠。

3.7执行机构部分

系统的执行部分包括电机、MP3音乐播放部分。

LM2596是开关电源芯片，系统采用此芯片进行DC-DC转换，利用该器件只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路。系统电机和MCU采取分开供电方式，即使一路出现故障，仍可以保证一部分正常运转。

4 系统软件设计

本系统的软件设计包含三个部分：1、MCU上的基于FreeRTOS的软件设计2、在Windows操作系统运行的上位机软件，把蓝牙传输回来的信号进行长期的保存。3、安卓手机APP，方便父母控制婴儿车，能根据婴儿的实际需要远程控制婴儿车的运动。

4.1基于FreeRTOS的单片机程序

MCU移植了 FreeRTOS，把显示，传感器信息采集，中央逻辑控制与远程数据通信传输部分放在不同的线程里面。在程序中，每一个线程有自己的一个单独的任务，各个任务之间用消息邮箱进行通信，使程序更加结构化并且使程序更加的稳定。

4.2上位机软件

上位机软件在Windows系统下面运行。上位机软件是基于Visual Basic编写。该软件的作用是将下位机（婴儿车）通过蓝牙传回来的数据进行永久保存在PC机上，方便专家进行统计学的分析。也方便父母了解自己小孩的健康走向。

4.3安卓APP

安卓 app是方便父母对婴儿车进行控制。它能够控制婴儿车的前进后退方向，并且能根据婴儿的需要开风扇降温或者播放、停止播放音乐。

5 测试与数据分析

表1　测试的项目结果数据

分析：可以根据体温来判断有无婴儿在车内，并且在室内的情况下可以在客厅等空旷的地方传输婴儿指标到计算机里面。

6 系统创新

（1）移植了 FreeRTOS，把显示，传感器信息采集，中央逻辑控制与远程数据通信传输等各个部分放在不同的线程里面。在程序中，每一个线程有自己的一个单独的任务，各个任务之间用消息邮箱进行通信，使程序更加结构化与稳定。可以方便增减功能。

（2）GSMBlueTooth 远近传输通信的结合使用。GSM全球传输信息，传输距离远，但数据量小，用于报警。BlueTooth在可视范围内传输信息，可以传输大量的信息。远近结合，优劣互补。

（3）通过用GPS来确定婴儿的位置，实现婴儿车的远程跟踪。

（4）设计了一个上位机软件，把婴儿数据传输到电脑永久保存，方便专家进行分析。

7 结束语

本系统基于STM32芯片，设计并制作了一个用于使婴儿处于智能环境的婴儿车。通过智能传感器感知婴儿生理参数，同时采用多终端监视，实现远程跟踪。为了方便得到数据，整体结构设计考虑数据保存。蓝牙通信把婴儿关键生理指标远程传输保存到计算机里，是家长们的好帮手。

[1] 杨军艺.新型智能婴儿车的原理及设计[J].机械工程与自动化,2011,(6):183-184.

[2] 汪玉珍,徐嘉宏.基于嵌入式系统的智能婴儿车设计[J].中国新通信,2015,(3):107.

[3] 许薇.能知道宝宝哭声的含义——智能婴儿服可让父母偷点懒[J].环境与生活,2012,(5):20-22.

[4] 朱宝生.利用 TRIZ技术设计智能婴儿被[J].通讯世界, 2014,(12):223-224.

[5] 白驹珩,雷晓平.单片计算机及其应用[M].北京:高等教育出版社,2012.

Design of the intelligent baby stroller

Based on STM32 chip.The system had a smart pram for babies. System was made up by STM32F103ZET6 minimum system, GSM, blue-tooth communication part, smart sensors, mobile phones client, the client computer and so on.It can remote tracking Stroller, multiple terminal monitoring and sensors' baby physiological parameters by intelligent sensors. In order to get statistical parameters, in using data preservation technology,it can save data.It also can transport some physiological parameter to user computer by blue-tooth.

Pram; STM32; intelligent; data transfer

Q813.11

A

1008-1151(2015)06-0005-02

2015-05-11

广西区“大学生创新创业项目”（201410595096）。

邹琪俊（1994－），男，江西吉安人，桂林电子科技大学在读本科生，研究方向为智能控制；韦孙佳（1993-），男，桂林电子科技大学本科在读学生；覃世吉（1993－），男，桂林电子科技大学本科在读学生。

陈辉金，桂林电子科技大学讲师。