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作品展示

原创作品:张斌

系统分类: 机器人创想秀 - 技术流

作品版权:张斌 版权所有,禁止匿名转载;禁止个人使用。

张斌

2016-3-25 22:10:15

作品亮点:

跟随时代的潮流,在传统学步车基础上做出相应改进,使之成为一款新的智能学步车。

作品说明:

摘  要

       本作品是以婴幼儿学步车为载体集合了MPU6050姿态检测、HC-SR501 人体红外感应、HC-SR04超声波测距模块、DHT11湿度传感器,DS18B20温度传感器、MQ可燃气体检测等多种传感器进行智能检测的智能家居作品。MSP单片机最近几年应用越来越广泛,因其超低功耗,抗干扰能力强、稳定性好,性价比高。因此,是现在电子产品的首选。本方案采用TI公司的MSP芯片MSP430为核心控制器,运用HC05蓝牙模块作为无线传输将检测到的信息传送到智能终端手机app上,并能够通过app发送指令来控制音乐盒的奏乐,以实现随时监测和提醒婴幼儿在学步车中的状况,以便看护者随时采取相应措施,使宝宝更加安全的学习走路。

关键词:MSP430HC05MPU6050、低功耗、HC-SR501MQ_5


第一章        绪论

1.1   设计背景

    学习走路是每个人幼儿时期必须经历的成长过程,因此,学步车应运而生,设计它的初衷,一方面希望可以帮助孩子快速学会走路、促进孩子发育,另一方面可以减轻家长的负担,让家长在劳累或者繁忙的时候,可以让学步车作为他们的安全保姆。
然而,越来越多的问题暴露出来:研究表明常用学步车的婴儿会坐,会爬和会走的平均时间分别是6.73个月、6.68个月和11.66个月,明显晚于不坐学步车的婴儿会坐,会爬和会走的平均时间5.39个月、5.84个月和10.82个月、由于婴幼儿骨骼发育未健全,长时间呆在学步车中很容易造成 ”X” 或 ”O” 型腿,根据美国消费者产品安全委员会统计:每年约有8800名15个月以下的婴幼儿由于使用学步车而受伤。(数据来源于百度百科)。
现在处于高速发展的互联网时代,针对这些严重威胁婴幼儿健康成长的因素,我们设计了“智能婴幼儿学步车”
1. 实现科学地辅助幼儿学步,为幼儿的成长提供监控数据。
2. 让幼儿安全地渡过学步阶段,减轻家长的负担。
虽然不能根本上解决这些问题,但是可以有效地预防或防止危险的发生。

1.2   市场需求量分析

       尽管婴幼儿学步车存在着大量的危害,但是人们并不能完全淘汰它,在人口众多的中国,需求量仍然是源源不断的,而我们的设计的“智能婴幼儿学步车”以普通的为载体,加入了定时警告、监测地面平衡程度以及学步车是否有倾倒趋势功能,附近障碍物检测、尿湿检测等功能,一旦设计制作成功将广受消费者青睐。


1.3   创新点

       我们搜索了各个网站,并未找到有关学步车的智能设计,更多的是婴幼儿车,婴儿床、所以我们的这个创意绝对新颖。


1.3.1  主要解决的问题

1、定时功能:从将婴幼儿放入学步车开始计时,每隔半个小时,通过HC05蓝牙模块传输,提醒家长将孩子抱出。目的是为了解决婴幼儿长时间在学步车中,造成的骨骼影响以及其他的发育问题。
2、地面平衡程度监测及学步车倾斜度测量功能:通过实时倾斜角度的测量,来提家长任何有可能翻车的情况,让家长提前采取其他措施。
3、障碍物监测功能:由于婴幼儿对事物存在好奇,很容易碰到危险物品,通过障碍物的检测,进而让家长在有限的时间内到达学步车附近,避免危险发生。
4、尿湿检测功能:及时提醒家长给孩子换洗尿不湿。另一方面,上位机可对每次提醒的时间进行记录,使用数天后,可根据数据预测那些时间段婴幼儿经常大小便,提前提醒家长,免去换洗尿布的麻烦。
5、火源检测功能:监测附近的火源,避免孩子四处乱走碰到高温物品或者火焰,造成不必要的烧伤。
6、温度检测功能:检测环境及孩子周边的温度,建议家长是否适合让婴幼儿运动。
7、可燃气体监测:检测室内是否存在天然气、煤气等可燃气体,防止有毒气体中毒。
8、音乐盒奏乐功能:家长可以通过手机app,发送指令使学步车在需要的时候奏出音乐哄哭闹的宝宝。

第二章        系统硬件组成及各部分功能介绍


2.1     系统整体描述

      下位机:MSP430 +各类传感器,将监测到的倾斜角度、障碍物、湿度、温度,计时器的时间,通过HC05蓝牙模块传送给上位机手机app,通过振动、铃声、短信等方式来提醒家长采取相应的措施,也可以通过手机发送指令等功能,上位机并能对一天内宝宝大小便的时间进行统计和存储便于观察孩子的习惯,预测提醒孩子那些时间段容易大小便,提前提醒家长,减少换洗尿布的麻烦。
       QQ截图20160325214556.jpg

2.2  系统采用的传感器

1、 i)MPU6050姿态检测模块
MPU6050.jpg
ii)功能简介:该模块内部集成了姿态演算器,结合卡尔曼滤波算法,能在动态环境下准确的输 出当前的态,姿态精度达到0.01°。
iii)目的:实时监测学步车的平衡状况,即可以反映当前地面的平整程度也可以判断学步车是否有倾倒的趋势,以便提醒家长采取看护措施,防止婴儿摔倒。
2、i)DHT11湿度传感器
   DTH11.jpg
ii)目的:可将其包装好放在坐垫下面监测,婴幼儿是否小便,随时提醒家长为其换洗尿布。
3、 i)  DS18B20温度传感器
   DS18B20.jpg
ii)目的:监测当前环境温度,建议家长小孩是否适合进行体能运动,防止中暑。
4、 i) HC-SR04超声波测距模块
   超声.jpg
ii)目的:监测学步车一定范围内是否有障碍物,并及时提醒家长看护,防止碰到危险物品。

5、 i)HC-SR501人体红外感应
   人体.jpg
ii)与超声波测距模块一同判断障碍物,如果测到的障碍物是人,那么不采取提醒。另一方面可以据提醒是否有人,预防陌生人将宝宝抱走。
6、 i)火焰传感器
   火焰.jpg
Ii)功能介绍
火焰传感器对火焰最敏感,对普通的光也有反映,一般用于火焰报警等用途。对打火机的测试火焰距离为80cm,火焰越大测试距离越远。
Iii)目的:监测学步车周围是否有热源,或者火源,避免婴幼儿被烫伤或者造成其他伤害
7、 i)HC05蓝牙模块
   HC05.jpg
ii)功能介绍: HC05蓝牙模块,收发一体。
Iii)目的:将采集到的各种数据传送给手机app,提醒家长采取相应的措施。
8、i)MQ5模块
    MQ5.jpg
ii)功能介绍:监测天然气、煤气等各种可燃气体
iii)目的:预防室内天然气、煤气泄漏导致的中毒现象。

2.2   形象图解




第三章 软件上位机设计及功能介绍


3.1       软件开发平台

(1)开发环境与工具介绍
软件开发环境:Eclipse/MyEclipce 。
软件开发语言/工具:java。
开发环境运行平台:安卓系统。
数据库:SqlServer2008R2
(2)模块划分
软件.jpg


3.2 软件预期功能

       1、能够显示当前的倾斜角度、温度、湿度、障碍物距离
       2、能够通过短息、振动或者铃声等形式对家长进行提醒
       3、能够对一天内婴幼儿大小便的时间进行统计,并能预测那些时间段是高频时期,提前进行预测提醒。
       4、能够通过app发送指令,控制音乐盒的奏乐,哄哭闹的孩子。
                              图片1.png

3.3 拓展功能

       1、能够记录每个用户一天内使用学步车的总时间,上传到互联网上,保存在数据库中,对所有用户使用时间进行统计。
       2、用户可以上传反馈意见如:有效地提醒次数,以及无效的提醒次数,以便更好地改进软硬件功能。
       3、用户可以上传婴儿会坐,会爬和会走的平均时间,可用数据的统计调查。
第四章 方案总结

       本设计方案,运用低功耗单片机、传感器和手机app等,实现了对婴幼儿在学步车上状态的实时监测。
       我们团队通过对本方案认真地分析与设计,将功能模块化,然后逐一完成,最终整合在学步车上,我们会把模块放在安全且有效的地方,实现与学步车很好地融合,实现具体的功能,最终成为生活中实际可用的产品。
在追求智能化的今天,已经发展了许多智能化产品,让社会更加方便和安全,但是在今天的市场上,对婴幼儿学步车发展,却仅仅停留在外观与娱乐等方面,并未向智能化靠拢,我们想通过本设计方案,改变以前人们对于学步车的看法,让学步车变得更加安全、智能和健康,让婴幼儿在健康当中学会走路,让家长在安全当中看到孩子的成长,与其他家长分享孩子成长的乐趣。









参考文献

[1] 曹磊   MSP430单片机C程序设计与实践》
[2] 洪利 章扬 李世宝  MSP430单片机原理与应用实例详解》
[3] Andrew Koenig      CTraps and Pitfalls
[4] 姚尚朗 靳岩  <<Google Android开发入门与实战>>
[5] 王永松     Android平台开发之旅》   

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很详细的介绍啊,看来实物做的很不错嘛

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xiphoray发表于 2016-6-1 15:50:09 | 显示全部楼层
很详细的介绍啊,看来实物做的很不错嘛
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