婴儿手推车一体化智能装置的设计

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1、婴儿手推车一体化智能装置的设计　　[摘要]针对目前市面上的婴儿手推车在安全、娱乐、监测等方面的功能欠缺，在构建总体框架的基础上，采用模块化思想，设计了一款集安全、娱乐、监测为一体的智能装置，应用于婴儿手推车，可实现人离车锁、倾覆报警、婴儿生命体征监测和娱乐互动等多种实用功能，为婴儿的健康成长保驾护航。　　[关键词]婴儿手推车智能安全监测娱乐　　[中图分类号]TH112[文献标识码]A[文章编号]2095-3437（2013）012-0120-02　　在每个有婴儿的家庭中，婴儿手推车已成为年轻父母养育小孩的好帮手，但大人不可能时刻照看婴儿，若大人离开婴儿车时宝宝在车内乱动，或其它不

2、可预知的原因，致使手推车快速滑动或剧烈摇晃，有可能导致婴儿车倾覆，从而威胁到婴儿的安全。对于几个月大的婴儿，经常性的大小便常常困扰年轻父母，婴儿坐在手推车内尿湿衣裤后，如果大人不能及时知晓，可能使婴儿受凉。在小孩学会走路之前，婴儿手推车是陪伴他们时间最长的物件，如果婴儿车有娱乐互动功能，将有益于婴儿健康成长。然而，目前市面上的婴儿手推车功能单一，没有考虑上述关乎婴儿安全、尿湿监测和益智娱乐等功能。5　　本文针对上述婴儿手推车的功能缺陷，设计一种集安全、娱乐、监测为一体的智能装置，实现车轮自锁、防倾覆、监测体重和尿湿、娱乐互动等多项实用功能，使其更具人性化、智能化。　　一、系统框架

3、及硬件选型　　为实现人离车锁、倾覆报警、娱乐应答等功能在婴儿手推车上的综合应用，首先对智能装置的总体框架进行了构建，采用模块化的设计思想，利用单片机处理器完成对数据的分析处理，最后通过输出控制实现上述功能。　　婴儿手推车安全监控娱乐一体化智能装置由各类传感器、信号接收与处理模块、AD数据转换、微处理器数据处理及输出等电路及软件系统组成。图1是智能装置的总体结构框架图，图2给出了智能装置中各传感器在婴儿手推车上的安装位置示意图。将各传感器采集到的数据发送到单片微处理器，经过单片机处理并输出控制信息，从而实现婴儿手推车的自锁、报警、智能应答和生命体征显示等功能。　　智能装置采用的加速

4、度传感模块芯片是MMA7455三轴数字加速度传感器，这是一款数字输出（I2C/SPI）、低功耗、紧凑型电容式微机械加速度计，具有信号调理、低通滤波器、温度补偿、自测、可通过中断引脚（INT1或INT2）检测0g以及脉冲检测等功能。可利用MMA7455测量重力加速度，进而计算手推车的倾斜角度。　　利用永磁直流测速发电机对手推车进行测速，测速发电机是一种把转子转速转换为电信号的机电式元件。它的输出电压与转速成正比关系。测速发电机的输出电压能表征转速，因而可以用来测量速度。5　　智能应答的语音模块主要由Sensory公司的集成语音识别芯片RSC-364组成。该芯片是专门为语音控制家电产

5、品而设计的，外围辅助器件少，集成了语音识别、语音合成、语音身份识别、录音回放功能。芯片内部采用神经网络的语音识别算法，和说话者无关的语音识别准确率可达97%，和说话者相关的语音识别准确率可达99%。　　二、功能模块原理及设计　　下面对组成一体化智能装置的人离车锁模块、倾覆和高速预警模块、娱乐应答模块以及其它模块的工作原理作详细介绍。　　（一）人离车锁模块的设计　　具体实现过程是当人手扶到手推车推杆上时，车轮解锁；当人手离开推杆时，车轮上锁。金属的推杆相当于一个电极构成单片出发开关，当手扶到推杆上时，人体作为天线接收了从空间吸收到的电磁波并通过电极送进电路中，电路是一个高增益的放大

6、电路和触发电路，产生中断信号给单片机，由单片机控制产生一个合适的直流信号，控制电机的运动，推动卡杆撤出轮辐；当人手离开推杆时，电路产生另一个中断，单片机产生一个相反的信号，控制电机向相反方向运动，推动卡杆嵌入轮辐，实现锁轮。　　（二）倾覆和高速预警模块的设计　　加速度传感器在静止放置时受到重力作用，因此会有1g的重力加速度。利用这个性质，通过测量重力加速度在加速度传感器X轴和Y轴上的分量，可计算出其在垂直平面上的倾斜角度。图3为平面倾斜角。的计算原理图，易知α=arctan（Ay/Ay）。利用两轴加速度传感器能实现平面倾斜角度的测量，而对空间倾斜角的测量则需使用三轴加速度传感器，

7、通过X、Y和Z轴的重力分量计算空间倾斜角，公式为α=arctan（■5）。同时，永磁直流测速发电机可以测出婴儿手推车速度的大小，将计算出的速度v和倾斜角θ传递给单片机处理器，一旦这两个信号中有一个信号值不在规定允许的范围内，则产生中断，输出一交变小信号，经过功率放大后，由蜂鸣器产生警报。　　（三）智能语音应答模块的设计　　利用芯片RSC-364的P1口进行传输和控制命令相应的控制码，语音识别芯片要完成的工作是：把通过MIC输入的信息进行频谱分析，提取语音特征，然后与关键词语列表中