基于紅外傳感器的嬰幼兒睡眠監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-2"\h\u23476第一章引言 128664第二章系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 281932.1系統(tǒng)框圖 2192252.2系統(tǒng)功能 3212922.3系統(tǒng)方案論證 311796第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 4221183.1單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4151043.2聲音電路的設(shè)計(jì) 867683.3語(yǔ)音播報(bào)電路的設(shè)計(jì) 1088533.4獨(dú)立按鍵電路的設(shè)計(jì) 13276993.5模擬搖床（步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路）的設(shè)計(jì) 14104703.6液晶顯示電路設(shè)計(jì) 16100113.7尿液檢測(cè)電路設(shè)計(jì) 1719650第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 188704.1系統(tǒng)主流程圖 1839334.2步進(jìn)電機(jī)流程圖 20101774.3液晶顯示程序設(shè)計(jì) 221513圖4-4液晶顯示程序流程圖 228422第五章制作工藝 23279725.1原理圖和PCB圖的繪制 23141075.2硬件調(diào)試 24307075.3軟件調(diào)試 246340結(jié)論 264342參考文獻(xiàn) 2725147附錄 111113元器件清單 118027附錄 13PAGE27第一章引言社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展得越來(lái)越快，隨之而來(lái)的智能化科技在人類(lèi)的日常生活中所占的比重越來(lái)越多，單片機(jī)的應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大中，它的發(fā)展也日益加快，傳統(tǒng)的數(shù)字與模擬電路已被軟件設(shè)計(jì)所取代，人類(lèi)進(jìn)入了微型控制的時(shí)代。所以在生活中很多東西都有著單片機(jī)的影子。每一個(gè)孩子都是每一個(gè)家庭的希望，每個(gè)父母都期待自己的子女有一個(gè)良好的生長(zhǎng)壞境，每個(gè)家長(zhǎng)都望子成龍，都希望他們有個(gè)好的開(kāi)端，想讓他們贏在起跑線(xiàn)上。但是因?yàn)樯畹膲毫Γ屆總€(gè)年輕的父母逐漸感到力不從心，做的不是那么面面俱到。你要注意到孩子的每個(gè)細(xì)節(jié)，每個(gè)動(dòng)作，還需要監(jiān)護(hù)人一直陪伴在嬰兒旁邊，無(wú)時(shí)無(wú)刻都要去關(guān)注孩子的情況。這樣一來(lái)，不僅需要耗費(fèi)監(jiān)護(hù)人大量的時(shí)間而且還很耗費(fèi)監(jiān)護(hù)人的精力，短時(shí)間內(nèi)問(wèn)題不大，但是孩子成長(zhǎng)是一個(gè)過(guò)程，如果你長(zhǎng)時(shí)間的去保持這樣一種狀態(tài)的話(huà)，孩子還沒(méi)長(zhǎng)大，你就會(huì)感到心力憔悴。加上嬰幼兒時(shí)期，孩子沒(méi)有意識(shí)，不會(huì)說(shuō)，更不能表達(dá)，所以更需要家長(zhǎng)們的關(guān)注。但是就現(xiàn)在來(lái)說(shuō)，年輕的父母沒(méi)有照顧孩子的經(jīng)驗(yàn)，而且自己也需要工作，一邊上班，一邊又要照顧小孩，自己的孩子也不放心交給別人來(lái)帶，請(qǐng)保姆的話(huà)還要花費(fèi)大量的金錢(qián)，并且也要擔(dān)心孩子得不到及時(shí)的照顧。所以催生了我設(shè)計(jì)這款嬰幼兒睡眠監(jiān)控的想法。方便家長(zhǎng)們及時(shí)的去了解嬰幼兒的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)他們的問(wèn)題并及時(shí)的去著手解決這些問(wèn)題。該裝置主要考慮了家長(zhǎng)擔(dān)心孩子的狀況，通過(guò)單片機(jī)再加上智能播報(bào)以及睡籃，在他們的配合下開(kāi)發(fā)出來(lái)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)的睡眠監(jiān)控系統(tǒng)。當(dāng)孩子出現(xiàn)什么問(wèn)題的時(shí)候，這個(gè)裝置就會(huì)發(fā)出警報(bào)，然后把信號(hào)傳給監(jiān)護(hù)人，讓監(jiān)護(hù)人可以實(shí)時(shí)的了解到孩子到底是什么狀況，也方便他們能夠及時(shí)的做出應(yīng)對(duì)。這個(gè)嬰幼兒睡眠監(jiān)控系統(tǒng)的價(jià)錢(qián)實(shí)惠、功能實(shí)用、工作狀態(tài)穩(wěn)定可靠等。第二章系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)框圖電機(jī)旋轉(zhuǎn)WT588D語(yǔ)音播報(bào)LCD160顯示LED指示燈聲音采集ULN2003驅(qū)動(dòng)濕度檢測(cè)按鍵電路設(shè)置電路單片機(jī)處理單元電機(jī)旋轉(zhuǎn)WT588D語(yǔ)音播報(bào)LCD160顯示LED指示燈聲音采集ULN2003驅(qū)動(dòng)濕度檢測(cè)按鍵電路設(shè)置電路單片機(jī)處理單元圖2--1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖該設(shè)計(jì)的總結(jié)構(gòu)圖是圖2-1，圖中顯示了該系統(tǒng)的9個(gè)零件，微控制器：STC89C52屬于CMOS8微控制器，他的特點(diǎn)是消耗比較少，運(yùn)行特別好，在系統(tǒng)編程內(nèi)存中有8K。此外，STC89C52單個(gè)芯片上的單個(gè)STC89C52，配備了8位處理器，并在閃存系統(tǒng)中編程，給許多內(nèi)置控制系統(tǒng)找到了靈敏和高效的處理辦法。系統(tǒng)的主要晶體使用了STC89C52系列機(jī)器，根據(jù)系統(tǒng)采集的信息來(lái)分析數(shù)據(jù)并進(jìn)行操作。聲音控制的電路：這個(gè)電路的作用是收集大于標(biāo)準(zhǔn)分貝的所有聲音，進(jìn)而開(kāi)啟步進(jìn)電機(jī)。收集濕度的電路：該這個(gè)電路的作用是收集濕度，然后輸送給微控制器來(lái)分析處理。收集語(yǔ)音的電路：這個(gè)電路的作用是監(jiān)測(cè)孩子的哭聲。步進(jìn)電機(jī)：這個(gè)部分是類(lèi)似于孩子開(kāi)始活動(dòng)，床有明顯的晃動(dòng)。LED燈：LED燈在系統(tǒng)中起到了提醒的作用，燈亮起代表家長(zhǎng)應(yīng)該去看看孩子的狀態(tài)。語(yǔ)音智能播報(bào)：這個(gè)系統(tǒng)中的WT588D語(yǔ)音播報(bào)器會(huì)起到警告的作用，通過(guò)報(bào)警的聲音告知家長(zhǎng)去看看孩子是不是餓了或者尿了以及是否需要安撫。LCD1602模塊：這個(gè)部分連接著的是單片機(jī)，單片機(jī)獲取到了對(duì)應(yīng)的信息，發(fā)送到顯示屏上，便于人們查看數(shù)據(jù)，更加直觀(guān)。系統(tǒng)電路：主要負(fù)責(zé)給系統(tǒng)以穩(wěn)定的電壓和持續(xù)的電源。2.2系統(tǒng)功能系統(tǒng)進(jìn)行啟動(dòng)，電子?jì)雰捍驳南到y(tǒng)按照孩子不同的需求給出不同的提示，方便家長(zhǎng)做出對(duì)應(yīng)的反應(yīng)，1.如果小孩正在哭鬧，系統(tǒng)利用聲音模塊使得電機(jī)開(kāi)始搖擺，同時(shí)觸發(fā)語(yǔ)音系統(tǒng)播放輕音樂(lè)來(lái)減小孩子的哭鬧，2.

聲音控制系統(tǒng)能夠每時(shí)每刻收集到孩子的哭聲；3.

要是嬰兒尿濕了床鋪，濕度控制模塊開(kāi)始自發(fā)響起報(bào)警聲，然后通過(guò)智能語(yǔ)音來(lái)提示孩子尿濕了床鋪，并且亮起了led燈。4.

ULN2003啟動(dòng)了步進(jìn)電機(jī)，如果孩子出現(xiàn)了活動(dòng)狀態(tài)，開(kāi)始哭鬧，及需安撫時(shí)，控制電機(jī)會(huì)帶動(dòng)?jì)雰捍瞾?lái)回晃動(dòng)進(jìn)行安撫，直至小孩不在哭鬧。5.設(shè)置了3個(gè)按鈕，也就是有3種不一樣的的模式，方便看出不一樣的狀態(tài)，來(lái)采取不一樣的解決辦法。2.3系統(tǒng)方案論證2.3.1主控制芯片的選擇與論證主控制芯片選擇的是STC89C52的單片機(jī)[1]，選擇該芯片主要是因?yàn)橥ㄟ^(guò)這個(gè)芯片可以直接達(dá)到嬰幼兒睡眠健康監(jiān)控系統(tǒng)的全部的技術(shù)指標(biāo)，并且花費(fèi)的成本時(shí)最少的，節(jié)約了人力物力，事半功倍，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品最優(yōu)，價(jià)格最低的目標(biāo)?；谏鲜鲈?，選用了這款STC89C52單片機(jī)作為本次嬰幼兒睡眠監(jiān)控裝置設(shè)計(jì)的主要芯片的原因。第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)單片機(jī)的構(gòu)成原理是存儲(chǔ)器和數(shù)字處理器以及輸入輸出端口聚集在模擬電路里面,它本身就是一種小型的計(jì)算機(jī)。盡管它的一個(gè)芯片里面包含了大多數(shù)的系統(tǒng)功能，不過(guò)它的具體的操作功能和計(jì)算機(jī)的大多數(shù)功能是相同的。它的主要結(jié)構(gòu)包括了程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器以及CPU系統(tǒng)還有多種的輸入輸出端口也包含了最基礎(chǔ)的模塊。目前市場(chǎng)上面出現(xiàn)的一些單片機(jī)能夠進(jìn)行外部?jī)?chǔ)存。正是因?yàn)橛辛藛纹瑱C(jī)，現(xiàn)在的電路設(shè)計(jì)變得非常的簡(jiǎn)便，整個(gè)的系統(tǒng)的科技含量越來(lái)越高，在實(shí)際生活中，單片機(jī)的應(yīng)用范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了日常生活和科技進(jìn)步，它的發(fā)展趨勢(shì)是研發(fā)出更多的類(lèi)型和更流暢的運(yùn)行系統(tǒng)，在不遠(yuǎn)的將來(lái)，他一定會(huì)發(fā)展的越來(lái)越好。圖3-1是單片機(jī)的構(gòu)造圖：中斷中斷各種I/O端口中央處理器CPU時(shí)鐘模塊OSC定時(shí)器計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM程序存儲(chǔ)器ROM各種I/O端口中央處理器CPU時(shí)鐘模塊OSC定時(shí)器計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM程序存儲(chǔ)器ROM圖3-1單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)CPU就是一臺(tái)中央處理器的縮寫(xiě)或者簡(jiǎn)稱(chēng),它本身就是整個(gè)單片機(jī)的基礎(chǔ)和核心,也往往被認(rèn)為是各類(lèi)檔次的微機(jī)所共同代名字,它的特點(diǎn)就是能大致地反映得出一臺(tái)微機(jī)的特點(diǎn)和性能,所以其特點(diǎn)就是這些特征指標(biāo)非常重要。CPU主要包括控制器以及運(yùn)算器,可以單獨(dú)進(jìn)行計(jì)算和操作[2]。單片機(jī)必要的時(shí)鐘信號(hào)是通過(guò)時(shí)鐘系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的[3]。一般它是與單片機(jī)的晶振還有機(jī)械周期有關(guān)，高級(jí)一點(diǎn)的還可以倍頻或分，一般就是在寫(xiě)定時(shí)器和計(jì)數(shù)器時(shí)候需要用到，還有就是寫(xiě)通信協(xié)議的時(shí)候也需要考慮時(shí)針。程序存儲(chǔ)器主用來(lái)固話(huà)單片機(jī)的應(yīng)用程序和一些表格常數(shù)。程序存儲(chǔ)器主要來(lái)說(shuō)指的就是一個(gè)專(zhuān)門(mén)拿來(lái)用于直接處理和保儲(chǔ)存放操作系統(tǒng)正常運(yùn)行工作過(guò)程中的各種數(shù)據(jù)應(yīng)用程序以及一些不必要或者不能進(jìn)行任何改變的各種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)常數(shù),程序被直接寫(xiě)入整個(gè)程序中的存儲(chǔ)器以后,單片機(jī)的操作系統(tǒng)就只能通過(guò)直接讀取整個(gè)程序存儲(chǔ)中的指令集來(lái)讓整個(gè)操作系統(tǒng)正常工作運(yùn)行,但是也不能再對(duì)其程序進(jìn)行任何的改寫(xiě),并且在整個(gè)操作系統(tǒng)掉電以后,程序也不會(huì)丟失。因此，程序存儲(chǔ)器是ROM（ReadOnlyMemory），即只讀存儲(chǔ)器。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器指的是一種既有讀也有寫(xiě)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器主要是一種專(zhuān)門(mén)用來(lái)在系統(tǒng)中存放應(yīng)用程序正常運(yùn)行的中間來(lái)處理應(yīng)用程序數(shù)據(jù)的,它們可以隨著應(yīng)用程序運(yùn)行的程度而隨時(shí)被寫(xiě)入或者直接讀出,但是當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生掉電時(shí),就有可能會(huì)使得數(shù)據(jù)全部丟失。因此，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器就是能夠自由讀和寫(xiě)的一種設(shè)備，也就是RAM（RandomAccessMemory）。現(xiàn)在的單片機(jī)的類(lèi)型非常多，51系列單片機(jī)STC89C52是由STC公司研發(fā)制造的，它被用在了這款嬰幼兒睡眠監(jiān)控里面。這是一種規(guī)范的40引腳雙列直插式集成電路的芯片，表3-1是它的具體引腳功能：表3-1STC89C52芯片的引腳介紹引腳類(lèi)型引腳名稱(chēng)引腳號(hào)引腳功能外接晶體引腳XTAL119外接晶體XTAL218外接晶體主電源引腳VCC40+5V電壓GND20接地輸入輸出引腳P039~32雙向8位I/O口P11~8準(zhǔn)雙向8位I/O口P221~28準(zhǔn)雙向8位I/O口P310~17準(zhǔn)雙向8位I/O口控制及電源復(fù)用引腳RST/VPD9復(fù)位ALE/PROG30地址鎖存PSEN29外部程序存儲(chǔ)EA/VPP31使能P3口有8位輸入輸出口，他有雙向功能，他的8個(gè)引腳能夠進(jìn)行專(zhuān)業(yè)的再次使用。他的首要責(zé)任是用作正常的輸入輸出口；附加功能體現(xiàn)在，每個(gè)引腳的功能各不相同，表3-2是詳細(xì)的說(shuō)明；表3-2單片機(jī)P3口功能介紹引腳口線(xiàn)引腳名稱(chēng)引腳功能引腳號(hào)P3.0RXD串型輸入口10P3.1TXD串型輸出口11P3.2INT0外部中斷012P3.3INT1外部中斷113P3.4T0定時(shí)器0外部輸入14P3.5T1定時(shí)器1外部輸入15P3.6WR外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)脈沖16P3.7RD外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀脈沖17單片機(jī)需要通過(guò)時(shí)鐘信號(hào)才能完成取指令然后進(jìn)行譯碼最后實(shí)現(xiàn)微操作的所有程序，而時(shí)鐘信號(hào)是由時(shí)鐘電路產(chǎn)生的，具體的方法分為外部的時(shí)鐘與內(nèi)部的時(shí)鐘。內(nèi)部時(shí)鐘的操作方式是把1個(gè)晶振以及2個(gè)穩(wěn)頻電容分別連接在XTAL1和XTAL2的引腳上，這樣再加上自身的電路形成了帶有穩(wěn)定性的自激振蕩器。晶振的取值范圍一般為0～24MHz，常用的晶振頻率有6MHz、12MHz、11.0592MHz、24MHz等等。外接電容可以較小的調(diào)節(jié)振蕩器的頻率，確保振蕩頻率相同于晶振頻率，還能夠平穩(wěn)頻率，一般選用20～30pF的瓷片電容。外部時(shí)鐘的操作方式是在XTAL1的引腳上連接平穩(wěn)的外部時(shí)鐘信號(hào)源,它更多的用在多片單片機(jī)里面，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)共同進(jìn)行操作,采用一樣的外部時(shí)鐘控制信號(hào)源就同樣能夠有效地保證整個(gè)模塊的同步進(jìn)行。單片機(jī)在啟動(dòng)后，進(jìn)行操作時(shí)，CPU會(huì)輸出很多個(gè)信號(hào)，這些信號(hào)輸出的次序被稱(chēng)為時(shí)序。時(shí)序的重要組成有4個(gè)部分，可以通過(guò)使用一個(gè)定時(shí)的時(shí)間單位時(shí)序表示來(lái)對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)解釋?zhuān)唧w有振蕩和時(shí)鐘以及機(jī)器還有指令。所有震蕩電路給與單片機(jī)脈沖信號(hào)的時(shí)間規(guī)律被稱(chēng)為振蕩周期[4]。1個(gè)節(jié)拍代表1個(gè)振蕩周期，通過(guò)P來(lái)指代。它是計(jì)算機(jī)中最基本的、最小的時(shí)間單位。時(shí)鐘周期:一個(gè)外部振蕩時(shí)鐘脈沖被同時(shí)送入內(nèi)部的一個(gè)時(shí)鐘振蕩電路,由外部的一個(gè)時(shí)鐘振蕩電路將其脈沖進(jìn)行一次二分頻后由其輸送出來(lái)的出的脈沖的振蕩周期,也叫做內(nèi)部時(shí)鐘振蕩周期。振蕩周期是時(shí)鐘周期的二分之一。1個(gè)狀態(tài)代表1個(gè)時(shí)鐘周期，通過(guò)S來(lái)指代。2個(gè)節(jié)拍組成一個(gè)狀態(tài)，通過(guò)P1、P2來(lái)指代。單片機(jī)完成一個(gè)基本的操作需要的時(shí)間叫做機(jī)器周期。每執(zhí)行一個(gè)指令，花費(fèi)一一個(gè)以及兩個(gè)的機(jī)器周期。一個(gè)機(jī)器周期固定地由6個(gè)狀態(tài)S1～S6組成。實(shí)行指令花費(fèi)時(shí)間就是指令周期[5]。指令周期通過(guò)機(jī)器周期數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)大部分的指令花費(fèi)1個(gè)或2個(gè)機(jī)器周期，進(jìn)行兩條指令的乘除花費(fèi)4個(gè)機(jī)器周期。由上可知，操作每一個(gè)命令的時(shí)間能夠計(jì)算得出。圖3-2是晶振電路，圖3-2系統(tǒng)晶振電路圖3.1.1復(fù)位電路復(fù)位電路主要負(fù)責(zé)在上電或復(fù)位的過(guò)程當(dāng)中，控制CPU的復(fù)位狀態(tài)[6]。在這段時(shí)間內(nèi)讓CPU保持復(fù)位狀態(tài)，而不是一上電或者剛復(fù)位完畢就開(kāi)始工作，用來(lái)防止CPU發(fā)出錯(cuò)誤的指令、執(zhí)行錯(cuò)誤的操作并且也可以提高電磁兼容性能。RST引腳上的高電平，必須是持續(xù)超過(guò)2個(gè)機(jī)器周期，單片機(jī)才能進(jìn)行復(fù)位。單片機(jī)有上電復(fù)位以及按鍵復(fù)位兩種形式，改論文使用了上電復(fù)位。單片機(jī)的第9引腳連接一個(gè)2μs的高電平即可復(fù)位。單片機(jī)最小系統(tǒng)復(fù)位電路的極性電容C1的大小將直接影響單片機(jī)的復(fù)位所需要的時(shí)間由極性電容C1決定的，一般可以選擇10～30uF，它們兩個(gè)之間的關(guān)系是成飯畢打，也就是C1越大，花費(fèi)的時(shí)間越少。圖3-3是單片機(jī)復(fù)位的電路圖：圖3-3系統(tǒng)復(fù)位電路3.2聲音電路的設(shè)計(jì)聲音控制電路是一種聲控電子裝置，由音頻放大器、選頻電路、延時(shí)開(kāi)啟電路和可控硅電路構(gòu)成[7]。聲控電路是關(guān)鍵性的子電路，這個(gè)電路的組成部分是直插電容式駐極體話(huà)筒MIC1、雙電壓比較器集成電路LM393、發(fā)光二極管D2、1uf電容C1、三極管Q1和電阻R4-R10。普遍的電壓比較器為L(zhǎng)M393，1個(gè)LM393芯片包含2個(gè)電壓比較器。直插電容式駐極體話(huà)筒收集到的聲音的分貝數(shù)決定了二極管有多亮，數(shù)值越大，發(fā)光二極管亮度越大。聲音控制電路配合上步進(jìn)電機(jī)，就能偶進(jìn)行收集聲音，圖3-4是聲音采集電路圖；圖3-5是LM393引腳圖和構(gòu)造圖，圖3-4聲音采集電路圖3-5

LM393內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖LM393是寬帶設(shè)備，他的特點(diǎn)是高增益，一般的比較器因?yàn)榧纳娙荩瑥妮敵龆说捷斎攵藭?huì)有耦合現(xiàn)象出現(xiàn)，振蕩經(jīng)常出現(xiàn)，LM393也是如此。該狀態(tài)出現(xiàn)的契機(jī)是比較器改變了其模式以及輸出電壓也改變了。不過(guò)處理辦法不是電源以及旁路濾波，PC板進(jìn)行符合要求的設(shè)計(jì)時(shí)，能夠降低電容耦合，如果輸入電阻降低到10K以下時(shí)，反饋信號(hào)就會(huì)減少，并通過(guò)略微增加正反饋量（滯后1.0～10mV）來(lái)實(shí)現(xiàn)快速的轉(zhuǎn)換，除非利用滯后，否則直接插入IC并在引腳上附加電阻，當(dāng)輸入信號(hào)以脈沖波形上升，下降的時(shí)間相當(dāng)快時(shí)，就不需要滯后，在很短的過(guò)渡周期內(nèi)，輸入輸出就會(huì)振蕩，這樣就不會(huì)出現(xiàn)寄生電容引起的振蕩。比較器閑置的引腳務(wù)必連接地面，,LM393保證了他的靜態(tài)電流不受電源電壓的影響。下面是LM393的特征：（1）電壓范圍受限制小，單電源以及雙電源都適用，，；

（2），；

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（4），；

（5）；

（6）；3.3語(yǔ)音播報(bào)電路的設(shè)計(jì)WT588D語(yǔ)音芯片被用在了睡眠監(jiān)測(cè)的設(shè)計(jì)中，他是屬于報(bào)警模塊，能夠針對(duì)系統(tǒng)給與的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行報(bào)警提醒，如果超聲波監(jiān)測(cè)到了一些情況，STC89C52單片機(jī)通過(guò)語(yǔ)音系統(tǒng)報(bào)告現(xiàn)在的狀態(tài)，如果沒(méi)有超過(guò)安全距離，STC89C52單片機(jī)也會(huì)通過(guò)語(yǔ)音系統(tǒng)報(bào)告現(xiàn)在的狀態(tài)。語(yǔ)言芯片的電路引腳圖是圖3-6中，揚(yáng)聲器相當(dāng)于擴(kuò)音器，負(fù)責(zé)報(bào)告當(dāng)前的情況，，復(fù)位引腳為P02無(wú)所謂按不按，數(shù)據(jù)引腳僅僅有P03口，WT588D語(yǔ)音芯片利用minu下載器來(lái)獲取需要的資料，比如祝你生日快樂(lè)要進(jìn)行播報(bào)，則利用minu下載器獲取祝你生日快樂(lè)，形成一個(gè)鏈接，如果單片機(jī)要進(jìn)行播放，WT588D語(yǔ)音模塊就會(huì)收到這個(gè)命令，WT588D語(yǔ)音模塊就會(huì)進(jìn)行你編輯的語(yǔ)音文件的語(yǔ)音播報(bào)。圖3-6語(yǔ)音報(bào)警電路SPI-FLASH存儲(chǔ)器25PXX通過(guò)上位機(jī)軟件來(lái)編程的時(shí)，一線(xiàn)串口控制是最佳模式。DATA的輸入口是I/O口P03，WT588D受制于DATA數(shù)據(jù)口，單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了操控。別的 。圖3-7如下圖3－8所示。圖3-83.4獨(dú)立按鍵電路的設(shè)計(jì)在圖3-9中，系統(tǒng)分別設(shè)置了K1和K2以及K3三個(gè)可以分開(kāi)使用的按鈕。該論文中的這款小孩子的睡著狀態(tài)下的監(jiān)控設(shè)置了按鈕，為的是方便應(yīng)對(duì)不同情況下的不同功能，如果啟動(dòng)了K1，那么就來(lái)到了第一模式，如果啟動(dòng)了K1，那么就來(lái)到了第二模式。如果啟動(dòng)了K1，那么就來(lái)到了第三模式，設(shè)置單片機(jī)按鈕的系統(tǒng)實(shí)質(zhì)是檢查高低電平的一個(gè)裝置。如果系統(tǒng)啟動(dòng)的時(shí)候，再按下按鈕，低電平就會(huì)被檢查出來(lái)。那么，電平的狀態(tài)就是單片機(jī)進(jìn)行具體操作的重要指標(biāo)[8]。不過(guò)，編寫(xiě)按鈕的程序必須考慮以下幾方面，在操作按鈕時(shí)，經(jīng)常會(huì)有顫抖現(xiàn)象的發(fā)生，因此，必須要在編程過(guò)程中設(shè)置一個(gè)消除抖動(dòng)的程序，也要注意短時(shí)間的延遲效果。圖3-9獨(dú)立按鍵電路3.5模擬搖床（步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路）的設(shè)計(jì)這款小孩子在睡著狀態(tài)下的監(jiān)控設(shè)備使用了步進(jìn)電機(jī)來(lái)給電路提供電源，從而形成類(lèi)似于搖床狀態(tài)的設(shè)置，通過(guò)聲音控制系統(tǒng)來(lái)啟動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)是用來(lái)把電脈沖轉(zhuǎn)變成角位移[9]。他的的特點(diǎn)就是它的的步進(jìn)值不會(huì)因?yàn)槭艿诫妷旱拇笮　㈦娏鞯臄?shù)值，溫度變化、波形變化等外界因素的限制。步進(jìn)電機(jī)28BYJ48型四相八拍電機(jī)是圖3-10顯示的這種，。要是在步進(jìn)電機(jī)上一直持續(xù)添加控制脈沖，那么步進(jìn)電機(jī)能夠保持一直地運(yùn)行。由于單片機(jī)擁有過(guò)低的電流的的I/O口，沒(méi)有辦法給步進(jìn)電機(jī)提供足夠的動(dòng)力來(lái)讓它持續(xù)運(yùn)行，因此需要把ULN2003接入進(jìn)去，目的是為了增大電流，圖3-10步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路通常標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器里面的資料是由單片機(jī)來(lái)分析的[10]。電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和轉(zhuǎn)動(dòng)方向是利用脈沖的操作進(jìn)行調(diào)節(jié)的。。單片機(jī)把電流導(dǎo)出來(lái)，，即ABCD。單片機(jī)給與ULN2003輸入的電流由，一般都是幾毫安，通過(guò)達(dá)林頓管結(jié)構(gòu)，灌電流的最高值是。復(fù)合管就是達(dá)林頓管，通過(guò)達(dá)林頓管，兩個(gè)三極管組成一個(gè)新三極管，他們的效果是相同的。兩個(gè)三極管的放大數(shù)值相乘就是新的三極管的放大效果。在電學(xué)電路設(shè)計(jì)中，達(dá)林頓接法常用于功率放大器和穩(wěn)壓電源中。還可以用于電機(jī)調(diào)速，逆變電路，驅(qū)動(dòng)小型繼電器等等。圖3-11ULN2003管腳連接圖單片機(jī)會(huì)輸出命令來(lái)幫助步進(jìn)電機(jī)解決正傳和反轉(zhuǎn)的問(wèn)題。PWM脈沖決定著轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢。3.6液晶顯示電路設(shè)計(jì)該論文使用的是工業(yè)字符型的LCD1602液晶顯示器[11]。他的顯示容量是數(shù)據(jù)兩行，一行包括16個(gè)數(shù)字或符號(hào)，正好符合該論文的標(biāo)準(zhǔn)。它擁有比較小的尺寸，使用的功耗也不高，卻擁有相對(duì)比較好的展示效果，具有很高的性?xún)r(jià)比。LCD1602的引腳數(shù)量是16個(gè)，表3-3是他的具體情況：引腳號(hào)引腳名稱(chēng)引腳功能1RS寄存器選擇端2RW讀寫(xiě)信號(hào)線(xiàn)3E使能端口4D0~D7雙向數(shù)據(jù)端口5BL+背光正極6BL-背光負(fù)極7~14GND電源接地端15VCC5V電源正極16VL調(diào)節(jié)顯示器對(duì)比度表3-3LCD1602引腳介紹，它可以進(jìn)行復(fù)位性操作，能夠移動(dòng)光標(biāo)，清除屏幕。屏顯的亮度的調(diào)控是能夠利用處在外面的電位計(jì)實(shí)現(xiàn)的。自帶存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息的保存[12]。單片機(jī)能夠非間接的和它相連，操作單片機(jī)的控制程序以達(dá)到對(duì)液晶顯示器的操作。RS、RW的值控制單片機(jī)對(duì)LCD1602的讀寫(xiě)：RSRW操作命令11從數(shù)據(jù)寄存器讀取數(shù)據(jù)10寫(xiě)入數(shù)據(jù)寄存器（顯示各字符等）00寫(xiě)入指令寄存器（清清屏等）01讀busy(DB7)，以及讀取位址計(jì)數(shù)器（DB0—DB6）的值表3-4LCD工作狀態(tài)介紹LCD1602液晶顯示必須通過(guò)模塊標(biāo)志位的忙信號(hào)的檢驗(yàn)，才可以操作指令，檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)是忙標(biāo)志位是否是低電平。3.7尿液檢測(cè)電路設(shè)計(jì)如何知道小孩是否尿濕床鋪，操作方法是通過(guò)水位傳感器收集數(shù)據(jù)，再利用LM393比較器來(lái)操作對(duì)比，從而判斷出，嬰幼兒是否尿床。該論文對(duì)比操作使用了LM393電壓比較器進(jìn)，通過(guò)設(shè)置一定的電壓把水位傳感器與電位器設(shè)定進(jìn)行對(duì)比，如果水位傳感器感受到水流，LM393比較器就會(huì)輸送出低電平，單片機(jī)收集到低電平從而得知嬰幼兒尿床的情況。水位傳感器的工作原理是把嬰兒床上的水含量轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。它的優(yōu)勢(shì)在于易于操作，構(gòu)造簡(jiǎn)單，實(shí)用性較強(qiáng)，它主要是用來(lái)檢測(cè)水滴和水位，是利用很多已經(jīng)產(chǎn)生的平滑的線(xiàn)路軌跡感知到水滴和水量的多少，進(jìn)而得出水位的結(jié)果。從而完成水量高低電平信號(hào)的轉(zhuǎn)換，輸出的信號(hào)可以直接被單片機(jī)讀取。第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)主流程圖如下圖所示，為系統(tǒng)程序框圖。如果為該系統(tǒng)接通電源之后，系統(tǒng)就開(kāi)始運(yùn)行，首先進(jìn)行初始化，在該階段開(kāi)始檢測(cè)環(huán)境中的濕度，并初始化語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)，并將當(dāng)前環(huán)境的信息通過(guò)LCD1602顯示屏進(jìn)行顯示。開(kāi)始開(kāi)始 WT588D初始化WT588D初始化 水位聲音采集水位聲音采集否否LCD1602顯示當(dāng)前信息否否LCD1602顯示當(dāng)前信息播放音樂(lè)，開(kāi)啟電機(jī)是是播放音樂(lè)是WT588D語(yǔ)音播報(bào)濕度采集手動(dòng)模式下返回顯示當(dāng)前信息否是檢測(cè)到有聲音Led指示燈亮是否尿床開(kāi)啟電機(jī)是否有聲音自動(dòng)模式下播放音樂(lè)，開(kāi)啟電機(jī)是是播放音樂(lè)是WT588D語(yǔ)音播報(bào)濕度采集手動(dòng)模式下返回顯示當(dāng)前信息否是檢測(cè)到有聲音Led指示燈亮是否尿床開(kāi)啟電機(jī)是否有聲音自動(dòng)模式下是否開(kāi)啟是否開(kāi)啟圖4-1系統(tǒng)程序框圖按鍵電路包含的引腳為4個(gè)，而且分為兩組，每一組的兩個(gè)都是一致的。因此在對(duì)電腦進(jìn)行連接時(shí)，只需要將其中的兩個(gè)引腳相互連接。由上圖所示為連接的方法。從原理上分析就是檢測(cè)信號(hào)的電平。如果按下按鍵之后與引腳相連接的輸入輸出端口的電平就會(huì)被檢測(cè)為低。正因?yàn)檫@些輸入輸出端口的電平發(fā)生變化，就能夠引發(fā)執(zhí)行不同的操作。4個(gè)按鍵分別實(shí)現(xiàn)的功能包括確定、加、減以及手動(dòng)放水。對(duì)應(yīng)的頁(yè)面不同實(shí)現(xiàn)的功能就不相同，而且對(duì)不相同的操作進(jìn)行執(zhí)行的函數(shù)分別有三個(gè)，除此之外，為了避免出現(xiàn)誤操作，還需要增加延時(shí)程序。如下圖所示，為按鍵程序流程圖：圖4-2按鍵流程圖4.2步進(jìn)電機(jī)流程圖在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中進(jìn)行自動(dòng)翻蓋的操作是借助于對(duì)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)系統(tǒng)處于工作狀態(tài)之后，首先對(duì)電機(jī)的正轉(zhuǎn)進(jìn)行判斷，如果需要進(jìn)行正轉(zhuǎn)就需要按照順序AB、BC、CD、DA進(jìn)行給電，正轉(zhuǎn)完成之后再進(jìn)行三秒的延時(shí)再開(kāi)始進(jìn)行反向轉(zhuǎn)動(dòng)，給電的順序?yàn)锳B、AD、CD、CB。如下圖所示，為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的子流程圖。頻鈣薊糾廟。圖4-3電機(jī)驅(qū)動(dòng)子流程圖4.3液晶顯示程序設(shè)計(jì)通過(guò)型號(hào)為L(zhǎng)CD1602的液晶屏，對(duì)字符進(jìn)行顯示的過(guò)程中，就需要對(duì)實(shí)際的字符所在的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址進(jìn)行獲取。在液晶顯示屏的內(nèi)部共存在的與控制相關(guān)的指令為11條，其中包括移光標(biāo)所在位置以及清屏等。如下圖所示，為液晶顯示屏顯示字符的整體流程圖：入口入口初始化LCD1602BF=0寫(xiě)入數(shù)據(jù)檢測(cè)忙信號(hào)獲得現(xiàn)實(shí)RAM地址延時(shí)延時(shí)返回否是圖4-4液晶顯示程序流程圖第五章制作工藝5.1原理圖和PCB圖的繪制由于在進(jìn)行本次畢業(yè)設(shè)計(jì)之前，只在實(shí)驗(yàn)室接觸過(guò)萬(wàn)用表，而且還進(jìn)行過(guò)一次收音機(jī)的設(shè)計(jì)，但是這兩次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)完成的作品效果較差，因此在完成該畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中繪制原理圖是耗費(fèi)了大量的精力，由于在大學(xué)期間親自動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)很少。將系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中需要的不同種類(lèi)的元器件全部放置在軟件平臺(tái)內(nèi)，并在元器件的旁邊用相應(yīng)的文字進(jìn)行注釋?zhuān)笸ㄟ^(guò)電氣線(xiàn)將全部的元器件按照相應(yīng)的順序進(jìn)行連接并合理性的進(jìn)行排版布線(xiàn)，通過(guò)這種方式就成功設(shè)計(jì)完成原理圖，之后再借助一個(gè)軟件繪制完成PCB板，在這個(gè)過(guò)程中用了非常多的時(shí)間，在進(jìn)行布線(xiàn)時(shí)，盡量將電氣特性相接近的元器件放在一起，而且在電路的總走線(xiàn)方面盡可能減短，晶振放置的位置盡可能的與控制芯片相接近，而且由于我繪制的屬于單面板，因此要盡量降低出現(xiàn)跳線(xiàn)的現(xiàn)象，而且盡可能的保持美觀(guān)的布局。雖然在設(shè)計(jì)的過(guò)程中已經(jīng)非常注重細(xì)節(jié)，然而設(shè)計(jì)完成之后的電路板中仍然存在大量的缺陷。所以這次作品有很多瑕疵，以后一定要更加注重動(dòng)手能力，實(shí)踐能力的鍛煉。5.1.1電路板的制作和實(shí)物焊接1在熱轉(zhuǎn)印紙上打印設(shè)計(jì)完成并完成排版之后的PCB原理圖，而且在進(jìn)行熱轉(zhuǎn)運(yùn)以前，首先要借助于紗布打磨覆銅板。2仔細(xì)檢查銅板上的線(xiàn)路連接，如果線(xiàn)路清晰度較低或者出現(xiàn)墨粉脫落的情況，就要求借助于黑色碳素筆將缺損的線(xiàn)路進(jìn)行補(bǔ)充。3通過(guò)腐蝕操作，在Fecl3的溶液內(nèi)放入覆銅板，并應(yīng)用熱水，同時(shí)為了提高腐蝕的速度，在進(jìn)行腐蝕的過(guò)程中，需要進(jìn)行輔助性搖晃，但是還需要注意使用合適體積的腐蝕液體。4在結(jié)束腐蝕以后，再借助于打孔機(jī)對(duì)電路板進(jìn)行鉆孔，并將殘留的墨粉進(jìn)行清理。完成制作電路板之后，就需要準(zhǔn)備焊接實(shí)物的操作，等把需要的工具都準(zhǔn)備好過(guò)后就開(kāi)始準(zhǔn)備焊接實(shí)物。再進(jìn)行焊接時(shí)，尤其需要注意幾個(gè)方面，首先需要關(guān)注焊接過(guò)程中的溫度和時(shí)間。其次還要保證在焊盤(pán)上電烙鐵不可以接觸太長(zhǎng)時(shí)間，不然就特別容易導(dǎo)致燒壞芯片或者元器件。焊接這個(gè)活真的是太難了，對(duì)于我這種新手來(lái)說(shuō)就像難于上青天，這考驗(yàn)的就是技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，所以以后真的得多多練習(xí)。5.2硬件調(diào)試5.2.1LED電路的調(diào)試在選用LED燈的時(shí)候，因?yàn)橄氲缴町?dāng)中報(bào)警器基本選用的就是紅色，因此在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，最終選擇使用的LED燈顏色為紅色。為了保障LED燈能夠正常發(fā)出紅色，借助于數(shù)字萬(wàn)用表，并將萬(wàn)用表調(diào)到測(cè)試通斷的檔位，LED燈的正極和負(fù)極分別與紅黑表筆相互連接，LED燈就會(huì)發(fā)出較弱的光，因此就能夠?qū)ED燈的顏色進(jìn)行檢測(cè)。但是需要注意的就是LED燈亮度的問(wèn)題，LED燈的亮度與電流的大小有關(guān)，如果你的電流過(guò)小，它就會(huì)導(dǎo)致LED燈的亮度不足。電阻的大小可以改變電流，所以我就把開(kāi)始用的3K歐換成1K歐，電阻越小，電流就越大，這個(gè)亮度問(wèn)題就得到了解決。5.2.3單片機(jī)最小系統(tǒng)電路的調(diào)試如果想要系統(tǒng)能夠處于正常狀態(tài)，首先要做的就是保障核心處理器的工作狀態(tài)正常。萬(wàn)用表對(duì)單片機(jī)的40號(hào)引腳進(jìn)行電壓測(cè)量，測(cè)得與地之間的電壓值大致為5.05伏，借助于數(shù)字示波器對(duì)晶振電路兩個(gè)端口之間的波形進(jìn)行檢測(cè)，最終獲得的波形為標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，因此表明單片機(jī)的運(yùn)行正常。5.2.4步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的調(diào)試在對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，針對(duì)步進(jìn)電機(jī)了解較少，基本上只了解通過(guò)增加一個(gè)uln2003，通過(guò)相互配合才能夠使該類(lèi)型的電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。依據(jù)電路原理圖進(jìn)行實(shí)物焊接，完成之后發(fā)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。通過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)電機(jī)的輸入線(xiàn)路共有5條，而且存在固定的排序。其中紅色電線(xiàn)與電源正極相連接，黃色電線(xiàn)則與單片機(jī)的P1.2引腳相連接，橙色電線(xiàn)則與單片機(jī)的P1.3引腳相連接，藍(lán)色電線(xiàn)則與單片機(jī)的P1.0引腳相連接，粉色電線(xiàn)則與單片機(jī)的P1.1引腳相連接，依據(jù)該順序重新連接線(xiàn)路之后，電機(jī)就能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。5.3軟件調(diào)試在本課題的設(shè)計(jì)過(guò)程中，選擇的編譯程序的軟件為KeiluVision4[13]。該軟件具有較高的執(zhí)行代碼的速度，而且效率更高。因此在此我也建議大家在對(duì)編譯軟件進(jìn)行選擇時(shí)，需要選擇一款功能較強(qiáng)的，再進(jìn)行軟件調(diào)試階段，更有助于解決存在的問(wèn)題。結(jié)論在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的選擇之后，我就開(kāi)始思考論文設(shè)計(jì)的方案，從開(kāi)始到畢業(yè)設(shè)計(jì)到完成整個(gè)作品再到現(xiàn)在完成論文,耗費(fèi)了大量的時(shí)間，在各階段內(nèi)，我拿出最認(rèn)真的態(tài)度，同時(shí)富含熱情的去認(rèn)真完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。在進(jìn)行的過(guò)程中遇到了各種各樣的問(wèn)題，有的問(wèn)題雖然從表面看非常簡(jiǎn)單，但是在解決的過(guò)程中卻非常麻煩，而且也出現(xiàn)了各種各樣的問(wèn)題，特別是在進(jìn)行調(diào)試的階段，在初期當(dāng)程序運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題是我們需要非常大的耐心進(jìn)行處理，也正是這個(gè)階段叫我們分析問(wèn)題與處理問(wèn)題的能力更大程度上提高了，而且在進(jìn)行實(shí)踐的過(guò)程中，也是對(duì)大學(xué)期間所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)進(jìn)行綜合化的應(yīng)用和