智能硬件创新大赛_智能婴儿摇篮

未来之家   龙剑奋斗 发表于  2017-05-19    【字体:
[ 团队说明 ]:前一个月报名参加了机智云硬件创新大赛后,我们团队就开始紧张制作着我们的作品,我们的作品于2016年8月24日晚调试完成。在8月25日早上打包好作品开始出发广东华南理工大学参加广东省大学生电子设计竞赛,在25号晚得知获奖结果为广东省一等奖。我们的时间一直非常紧张,并没有在机智云论坛给大家分享我们的进度,感到非常的抱歉,现在我们将我们的作品全部开源,并且会有部分教程,请大家的谅解。
[ 项目名称 ]
基于STM32的智能婴儿摇篮
[ 项目概述 ]
本系统是基于 STM32F103ZET6 为主控芯片的智能婴儿摇篮装置,用来检测婴儿的各项生命特征、 睡姿以及当周遭环境对婴儿健康产生影响时做出一系列的应对措施, 同时具有婴儿防偷功能。该装置主要由 STM32F103ZET6 主控芯片、3.2 寸 TFT 触摸显示屏、 esp8266 WiFi 模块、 NRF24l01 无线数据传输模块、 基于 STM32F103C8T6 的 Lark7618 语音交互 WiFi 模块、 自主开发的 APP、 上位机软件、微信 APP 和温湿度, MLX90614 红外线人体测温、 体重, 雨水模块检测尿床,摄像头等一系列传感器组成。 通过以上各个模块和传感器,保证了装置的正常运行。

作品实物展图:


作品演示视频过程:


[ 项目介绍 ] 首先给大家介绍我们的四个部分,摇篮部分,手机APP部分,微信端控制部分,电脑上位机软件显示部分,各个部分如图一、图二、图三和图四所示: 图一:摇篮部分


图二:手机APP部分


图三:微信端控制部分


图四:电脑上位机软件部分


      摇篮部分由STM32作为主控芯片,有一个3.2的TFT触摸屏作为人机交互界面,实时更新显示婴儿生理数据和环境参数,比如说婴儿的体重、体温、被窝内的温度、一氧化碳二手烟等有害气体的浓度和环境的温湿度。同时可以通过触控界面控制暖奶器,加湿器,负离子空气净化器,恒温床垫和摇篮的摇摆档位,摇篮的摇摆档位可以从0至3档可调。还带有语音控制芯片Lark7618,可实现语音控制,还有ESP8266WIFI模块,可将各个传感器的信息和设备的信息还有摄像头拍摄的图片上传至云服务器上。这是我们的摄像头和云台,可以拍摄上下左右180度的照片,为了方便演示还有调试,我们同时将传感器数据和设备信息还有照片通过NRF24l01传输到我们自己编      写的上位机软件上显示。
      考虑到这么多要用电的东西和婴儿的安全,我们采用的所有东西都在安全电压范围内,我们采用12V锂电池供电,不需要插着电源线工作,每次使用前把电充满就行了,非常的为婴儿的安全问题着想。
      手机APP部分,APP采用JAVA语言通过Android Studio编译器编写,APP部分有3个子页面,婴儿的生理参数页面,显示婴儿的体温和体重,环境参数页面,可以显示被窝温度,CO二手烟等有害气体的浓度,还有环境的温湿度。第三个子页面可以控制暖奶器,加湿器,负离子空气净化器,恒温床垫开关还有摇篮自动摇摆的三个档位可以选择。
      微信控制部分,可以通过微信查看传感器的数据,上传至网络云服务器的传感器数据可以生产一个数据波形图,实时掌握各个传感器和数据在近段时间内的动向。同时我们可以在微信控制设备,还可以控制摄像头拍照,摄像头拍完照后会上传至微信,这样你就可以在微信上查看照片了。
      电脑上位机软件显示部分,软件通过采用C#语言通过Visual Studio 编译器编写,可以实时显示各个传感器的数据并且显示摄像头拍摄照片的画面。
我们的系统框图如图五所示: 图五:系统框图


      我们的智能婴儿摇篮所实现的功能:
1) 暖奶装置: 奶粉煮好之后,我们可以将其放在暖奶装置里保持恒温60° 左右,特别是在煮好外出的情况下,便于回家时婴儿可以饮用,同时, 我们还可以设置喝奶时间,当喝奶时间到了, APP 会提醒父母及时喂养宝宝。
2) 当婴儿被抱起会进行语音报警。
3) 如果天气太冷,我们可以开启电热毯装置,给婴儿带来暖意,保证好的睡眠质量。
4) 如果天气过于炎热干燥,我们也可以开启加湿器,保持婴儿周围的空气较为湿润凉爽,维持在一个稳定的范围, 给予婴儿舒适感。
5) 在家里客人来访时,如果客人在摇篮附近抽烟, 我们可以开启负离子空气净化器净化 CO(二手烟主要危害气体), 保护婴儿的健康。
6) 当婴儿睡觉时,我们可以通过调节摇篮的摇摆速度, 恰当的速度可以让婴儿更容易进入睡眠状态。
7) 当我们不在婴儿身边但想要了解婴儿情况时,可以微信发指令给单片机,摄像头会根据单片机处理过后的指令数据执行相应动作对婴儿拍照并发送回父母手机微信 APP, 这样我们就可以看到婴儿的实际情况。
8) 当婴儿的体温不正常或者周围环境异常时, APP 会提醒父母及时注意婴儿的情况。
9) 婴儿尿床时,雨滴模块会检测到尿液,会发出音乐提示家长更换尿布。
10)整套装置可以通过语音命令,微信, app, pc 端控制各功能的实现。
11)婴儿睡姿检测,家长可以通过对睡姿检测模块上的对应的 led 亮灭判断婴儿睡姿是否正确。
创新性: 1) 非接触式红外测量婴儿体温, 压力传感器实现对婴儿测体重。 2) 当婴儿被抱起会启动婴儿人身安全防盗警示。 3) 弯曲度传感器测量睡姿,检测婴儿实时睡觉情况。 4) 尿床语音报警功能,可以在婴儿尿床的时候报提示音提示父母。 5) 加湿器自动调节婴儿周围环境湿度。 实用性: 1) 3.2 寸 TFT 触摸显示屏人性化的人机交互界面, 实用性强, 操作简单快捷,功耗低。 2) 恒温床垫,让婴儿睡得更加舒适,温暖。奶瓶保温,让婴儿可以随时喝上适宜温度的牛奶。 3)摇篮多档位调节,帮助婴儿更快入睡。 4) OV7725 摄像头多角度拍摄,保护婴儿安全,同时可以观察家中情况,具有防盗功能。 5 )作品可以采用微信 APP 控制,而微信 APP 在人群中普及率很高,因此我们作品有很高的便捷性。 6)本作品摇篮采用的 APP 是自主编程设计的,界面简洁清晰,实用性强,操作简单,方便快捷。 7) 本作品使用的电脑上位机软件同样是自主编程设计而成, 具有很高的实用性和经济价值。 使用成本: 1)摇篮:闲鱼淘回来的二手产品,100元 2)导电带和胶布:30元(用于制作弯曲度传感器,淘宝的弯曲度传感器售价大约为90元一条左右) 3)电热毯:18元 4)红外式体温检测模块:120元 5)PTC加热片:9元 6)一系列的芯片:大约300元 总共使用成本大约600至700元左右
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