基于STC89C51单片机的智能书包设计与开发

李冰冰 吉林工商学院

基于STC89C51单片机的智能书包设计与开发

李冰冰 吉林工商学院

随着科学技术的不断发展，儿童安全问题一直是社会的热点话题之一。本文基于STC89C51单片机，设计了一款不仅可以对书包的压力进行实时监测，同时还能进行安全预警的智能书包。该智能书包以单片机STC89C51为主控芯片，结合相关传感器技术，实现安全减负的功能，弥补了现有书包存在的缺陷。

STC89C51 传感器 安全

1 引言

由于儿童是弱势群体，其自我防范和自我保护意识相对较弱，因此儿童安全问题一直都是社会的热点话题。保护孩子安全，是每个父母面临的重要问题，也是国家的棘手事情之一，它不仅是父母的职责，更是学校和社会的共同职责。除此之外随着人们物质生活的提高，但小孩子的身高依旧是一些家庭的关键问题，而长期背负过重则对儿童的身高产生较大的影响。目前社会各方为了有效解决这个问题，积极倡导教育部门减压，但效果并不是很明显。

国内外专家针对智能书包的开发与设计进行了大量研究，如2015年美国研究了一款集GPS定位、照明灯及数字存储等功能于一体的公文包；2016年胡译匀等采用北斗卫星导航定位以及CDMA等技术实现对其位置信息进行实时监控，极大地扩展了其安全保障范围；2017年孙彦邦等提出了一款基于REID的智能书包，该书包采用传感器与电子标签技术，从而实现实时获取书包信息的功能。基于以上研究，本文研究的智能书包同时从儿童安全与减负这两个角度出发，为儿童设计了一款不仅可以对书包的压力进行实时监测，同时还能进行安全预警的智能书包。

2 设计概述及目的

为了有效解决这些问题，本文拟设计的智能书包主要包括以下几个功能：

①距离报警功能：近年来社会上关于拐卖孩子的事件频频发生，而距离报警功能能够在孩子由于贪玩离开父母视线或被不法分子带走时，让书包立刻会发出报警声，来提示父母和周围的人注意危险，从而减少儿童失踪案件。该功能主要用来进行距离测试，当儿童与家长距离超过设定数值时，自动进行报警，同时当儿童遇到困难时，还可以按下相关按钮，发出警报声，引起路人注意，从而达到安全保护的作用。

②压力报警功能：书包重量过重，会影响到小孩子的健康发育，书包的肩部背带上分别装有压力传感器，检测书包过重，会向主人发出警示，注意压力过重，提示适当减轻重量，保证儿童健康。该功能可以根据每个不同年龄阶段适应的压力对书包过重进行减压提示，从而防止青少年弯腰驼背等身高问题。

③GPS全球定位功能：在外出游玩，逛街以及其它活动中，由于父母不可能每时每刻让子女都在自己的视线内，因此难免会出现子女走失这种情况，GPS定位功能能够让父母准确的判断出子女的方向、距离，从而通过一定的路径找到子女。该功能可以满足家长对子女具体位置实时定位的要求，防止儿童丢失等问题。

④防落水功能：该功能可以使得书包能够以最快的速度充满气体，形成一个救生圈，有效防止了孩子溺水的危险状况。保障了儿童的健康与安全。让孩子有一个健康快乐的童年。

3 智能书包模块分析与设计

该智能书包结构框图如图1所示，主要包括以下几个组成部分：

主控芯片：STC89C51。本文采用STC89C51作为主控芯片，该芯片是一款采用8051内核的系统可编程芯片，其最高工作时钟频率为80MHz，片上集成512字节RAM，具有在系统可编程特性且速度快，是高速、低功耗的新一代8051单片机。

电源设计：蓄电池或者太阳能供电装置。本设计在书包内部设置太阳能供电装置，可通过太阳能为系统提供所需能源。

安全防护：GPS定位装置及距离检测装置。

传感器部分：压力传感器、温湿度传感器。

报警部分：报警装置、防落水装置。

图1 结构框图

4 总结

本设计是制作一个基于STC89C51单片机的智能书包，与传统书包相比，使用方便，在现有书包基础上结合传感器、太阳能供电以及GPS定位等技术，从儿童安全与减负这两个角度出发，为儿童设计了一款不仅可以对书包的压力进行实时监测，同时还能进行安全预警的智能书包。

[1]马丽.安全书包保学生安全[J].现代营销:创富信息版，2011(1):25-25.

[2]胡译匀，程茂宇.基于北斗定位的大熊猫智能学生书包设计与实现[J].数字通信世界，2016(12):51-53.

[3]孙邦彦，刘冬冬，陈柱江，等.基于RFID电子标签的智能书包的设计[J].科技视界，2017(5):176-177.

李冰冰(1989—)，女，汉族，籍贯：吉林省，研究生，助教，吉林工商学院，研究方向：实践教学改革，数字信号处理。