基于ARM芯片的智能婴儿床的系统设计

陶腾 苏乐 谭传明 杨辉春 李远航 西北民族大学 电气工程学院

引言

在当今社会，大部分家庭面临着工作与孩子的压力，婴儿床成为了减轻家庭压力的一个工具。传统婴儿床，可以为父母带来方便，但还是有很大的局限性，只能给婴儿提供一个基本的睡眠环境，功能过于单一。

1 总体设计

根据需求，设计了此款智能婴儿床，以普通婴儿床为基础，进行二次开发。本项目选用STM32系列单片机作为处理芯片，并且搭配湿度传感器、温度传感器、烟雾传感器、空气质量传感器等环境传感器对环境进行检测，运用舵机控制床的摇晃，采用声控传感器、通讯模块以及摄像头搭配使用对婴儿生活状态进行检测。

将婴儿床智能化一个核心的是对其环境实时监测，孩子睡着后，家长可以放心的去做另外的事，并且还能随时看到自己孩子的状况。在本文主要是是对图像传输进行介绍。

图1 图像传输设计框图

2 方案设计

图像传输可以分为有线传输与无线传输。在过去虽然有线传输的速率相比无线传输有着巨大的优势，但是需要布线，这一特性大大限制了在许多场景的应用，而便捷性正是无线传输的优点。随着无线传输技术在近些年的快速发展，其中较为主流的有WiFi、ZigBee、红外传输、短距通讯及蓝牙技术等，这些在生活中也是应用范围十分宽广，也有各自的特点，有自己的优势，符合不同的情景。其中WiFi、ZigBee及蓝牙技术都是频率在2.4GHz，是国家开放的免费频段无线传输技术，都是主流无线传输的技术。

根据婴儿床的使用场景，是对婴儿生活进行监测，根据ZigBee技术并大部分处于休眠状态及低速率等特性，并不适合在实时监测方面，蓝牙技术与WiFi技术虽然都可以满足需求，但是根据家庭情况，家中始终有WiFi覆盖，覆盖性高，及对安全性要求不高，并且支持WiFi的设备非常普遍，使用频率也极高。最终选择了使用WiFi技术对图像进行传输。

3 主要硬件设计

(1）采用ATK-0V2640摄像头模块对图像进行采集。该模块具有高灵敏度、高灵活性等特点。并且可支持曝光、白平衡、色度、饱和度、对比度等众多参数设置，可以满足不同场合需求。

(2）用了ATK-RM04模块负责WiFi传送。该模块是一款UART-ETH-WIFI模块，采用串口与MCU通信，内置TCP/IP协议，能够实现用户串口、以太网、WiFi 3个接口之间的转换。

图2 硬件框图

4 软件设计

软件部分的编程基于MDK软件，使用C语言编写，使用简单，易于调试。程序主要分为三个部分编写，以STM32主控部分为核心，搭配图像采集部分、和WiFi通讯部分。程序首先对端口、时钟等初始化，然后摄像头对图像采集，接着将采集到的数据经过单片机处理，通过WiFi传输部分发送至相应上位机，即可在上位机上观看到图像。

5 实验结果

制作结束，对该设计进行测试。首先打开电源开关，使系统上电，摄像头及WiFi模块指示灯亮，表示初始化完成，手机连接上指定WiFi，在手机的上位机观察到摄像头前的景象，移动摄像头，图像随着摄像头的移动做出相应变化。实验结果表示，基本完成目标。

6 不足及展望

本设计虽然基本达到预期目标，但有一些不足，有待改进与完善。

(1)摄像头是微型低功耗的，受清晰度和广度的影响，只能满足一般对视频要求不高的场合。

(2)本系统只完成了图像传输的基本功能，未能实现对其他硬件进行控制。