多功能嬰兒床的設(shè)計(jì)

陳金龍 李盛 劉韌

摘要：由于智能化逐漸走入百姓的生活，人們對(duì)新生兒的照護(hù)逐漸重視起來(lái)，我國(guó)是一個(gè)人口大國(guó)，人們對(duì)嬰兒使用的嬰兒床的要求也逐漸提高，需求要求越來(lái)越大。本作品考慮將自動(dòng)化檢測(cè)及控制技術(shù)應(yīng)用到嬰兒床上，致力研發(fā)出一個(gè)更優(yōu)質(zhì)的多功能嬰兒床，來(lái)協(xié)助父母保護(hù)孩子的安全，讓孩子健康成長(zhǎng)。而它與普通電動(dòng)?jì)雰捍膊煌氖蔷哂屑t外功能和攝像功能，且當(dāng)孩子有可能爬過(guò)防護(hù)欄的時(shí)候，嬰兒床將彈出安全氣囊，同時(shí)通過(guò)手機(jī)app提醒父母嬰兒有危險(xiǎn)性的動(dòng)作，這樣就更加保證了嬰兒的安全性，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

關(guān)鍵詞：多功能;紅外;攝像;安全氣囊;嬰兒床

中圖分類(lèi)號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）03-0055-02

1 概述

隨著科技和時(shí)代的發(fā)展，智能化家居逐漸完成，許多國(guó)家開(kāi)始研究智能化的嬰兒床，這可以減輕父母不少的負(fù)擔(dān)?，F(xiàn)如今中國(guó)進(jìn)入后工業(yè)化時(shí)代，全球互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)先，工作崗位都在加速換代，人工智能、大數(shù)據(jù)使我們獲取信息更方便，人們的工作越來(lái)越忙，不能無(wú)時(shí)無(wú)刻地保護(hù)孩子，傳統(tǒng)的老式嬰兒床功能較為單一，不能很好地幫助父母照顧孩子，而多功能嬰兒床恰恰解決了這些問(wèn)題，它獨(dú)特的人性化功能，能夠給嬰兒無(wú)微不至的關(guān)懷，使父母更加輕松。

嬰兒床，望文生義也就是嬰兒睡的床。從名字來(lái)看是個(gè)高消費(fèi)物品，但是成為現(xiàn)在很多小康家庭照顧嬰兒的必需品。以前家庭情況好一些的用搖籃，而大部分家庭往往是為了省事，將嬰兒直接放在床或沙發(fā)上照料。廣義的嬰兒床有很長(zhǎng)的歷史了，大概也是人類(lèi)最先的家具之一，最初的嬰兒床便是搖籃，一塊簡(jiǎn)單的動(dòng)物獸皮和一些樹(shù)枝枝干進(jìn)行簡(jiǎn)略的編制和縫紉就得到了最原始的嬰兒床。顯而易見(jiàn)，現(xiàn)代嬰兒床的原始設(shè)計(jì)就是參考搖籃所得，隨著科技的進(jìn)步，嬰兒床也愈發(fā)多功能和人性化。

我們?cè)趥鹘y(tǒng)嬰兒床基礎(chǔ)上，增加了一些更加智能化的設(shè)計(jì)，如音樂(lè)催眠、尿濕報(bào)警、定時(shí)提醒、早教開(kāi)發(fā)等功能。而它與普通電動(dòng)?jì)雰捍膊煌氖?，具有紅外功能和攝像功能，攝像功能可以讓父母通過(guò)手機(jī)app觀察嬰兒的睡覺(jué)情況。這個(gè)紅外功能和攝像功能安裝在嬰兒床的頂部，這樣可以檢測(cè)到嬰兒的一些危險(xiǎn)性動(dòng)作，比如當(dāng)嬰兒成長(zhǎng)到具有爬動(dòng)能力的時(shí)候，這時(shí)候防護(hù)欄可能就失去了作用，爬在防護(hù)欄上有掉下床的可能，當(dāng)他有可能爬過(guò)防護(hù)欄的時(shí)候，嬰兒床將彈出安全氣囊，在彈出安全氣囊的同時(shí)通過(guò)手機(jī)app提醒父母嬰兒有危險(xiǎn)性的動(dòng)作，這樣就更加保證了嬰兒的安全性。人性化的設(shè)計(jì)嬰兒的監(jiān)護(hù)人易懂易學(xué)易用，具備高效的實(shí)用性。同時(shí)嬰兒床的材質(zhì)是由實(shí)木構(gòu)成，這樣能夠有效預(yù)防嬰兒床漏電、導(dǎo)電的隱患，保證嬰兒的安全。另外，嬰兒床的外觀設(shè)計(jì)要雅觀、大方。

2 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

這個(gè)嬰兒床的材質(zhì)由實(shí)木構(gòu)成，保證嬰兒的安全，嬰兒床的床墊采用冷海綿床墊，提供需求的舒適度。嬰兒床的高度設(shè)基金項(xiàng)目：安徽省大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目：多功能嬰兒床（項(xiàng)目編號(hào)：201810959124）為可調(diào)節(jié)以及延伸，延長(zhǎng)符合嬰兒使用時(shí)間，嬰兒床的形狀是分上下兩層，上面一層供嬰兒睡覺(jué)，具有防護(hù)欄，下面一層用來(lái)放物品。此嬰兒床是具有微型電子控制和智能驅(qū)動(dòng)裝置，具有哄眠音樂(lè)、尿濕感應(yīng)提醒、定時(shí)鬧鐘、安全氣囊等多種功能。此文章以嬰兒床的功能需要及設(shè)計(jì)理念進(jìn)行說(shuō)明，預(yù)計(jì)在本設(shè)計(jì)的調(diào)查探討下，對(duì)多功能嬰兒床的整體結(jié)構(gòu)的布局供給科學(xué)依據(jù)。

1）哄眠音樂(lè)

精簡(jiǎn)哄眠音樂(lè)模塊設(shè)計(jì)中包含SST89E58RDA單片機(jī)，TLC5620（音頻放大電路），晶振，中斷控制器，D/A轉(zhuǎn)換器，看門(mén)狗定時(shí)器，SD卡等元件。SST89E58RDA單片機(jī)輸入的數(shù)字音頻信號(hào)比較薄弱，需要通過(guò)TLC5620（音頻放大電路）來(lái)進(jìn)行加強(qiáng)[1]。當(dāng)哄眠音樂(lè)功能按鍵按下時(shí)，全部電路開(kāi)始工作，將由開(kāi)始在SD卡中讀取，隨后SD卡便開(kāi)始初始化，發(fā)送命令CMD24等其他流程，完成讀卡過(guò)程，便開(kāi)始播放SD卡中的哄眠音樂(lè)。當(dāng)按鍵再次按下時(shí)，SST89E58RDA單片機(jī)復(fù)位，從哄眠音樂(lè)起始位播放。

2）安全氣囊

此設(shè)計(jì)主要由壓力傳感器、中繼控制器、自動(dòng)充氣筒、保護(hù)氣囊等元件組成。壓力傳感系統(tǒng)為安全氣囊模塊的主要組成部分：壓力傳感器和信息處理器。壓力傳感器在感受到壓力變化即嬰兒將要掉落的時(shí)候在0.05秒內(nèi)將變化信息傳遞給中繼器，隨后便由中繼控制器控其余模塊來(lái)完成氣囊的收放。中繼控制器是連接氣囊與壓力傳感模塊的重要中樞，它將傳感器傳進(jìn)的信息轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，來(lái)啟動(dòng)保護(hù)氣囊和自動(dòng)充氣筒的快速運(yùn)轉(zhuǎn)。保護(hù)氣囊模塊由自動(dòng)充氣筒與保護(hù)氣囊共同組成，在收到中繼控制器的啟動(dòng)激勵(lì)時(shí)，便開(kāi)始快速運(yùn)轉(zhuǎn)，首先由保護(hù)氣囊內(nèi)置的彈出裝置將保護(hù)氣囊完整的彈出至嬰兒床的四周，與此同時(shí)，自動(dòng)充氣簡(jiǎn)便由其內(nèi)的空氣壓縮裝置快速充氣，使保護(hù)氣囊迅速膨脹，從而緩沖嬰兒掉落時(shí)的沖擊力，以此達(dá)到保護(hù)嬰兒的目的。安全氣囊所有模塊都在極短的時(shí)間內(nèi)完成，由壓力傳感器接收到壓力變化的信號(hào)，到中繼控制器的信號(hào)轉(zhuǎn)化與保護(hù)氣囊模塊啟動(dòng)，之后由自動(dòng)充氣筒和保護(hù)氣囊同時(shí)運(yùn)作，來(lái)達(dá)到保護(hù)嬰兒使嬰兒不收傷害[2]。

3）尿濕感應(yīng)提醒

嬰兒尿濕報(bào)警器的原理是：日常平凡濕敏傳感器處于開(kāi)路狀況，而VTI屬于PNP型三極管，是以集電極無(wú)電壓輸出，這里VTI相當(dāng)于一個(gè)受濕度節(jié)制的電子開(kāi)關(guān)。當(dāng)嬰兒尿布尿濕后，濕敏傳感器被尿液短路，VTI導(dǎo)通，延時(shí)電路便開(kāi)端工作計(jì)時(shí)，約lOs后，555第3腳輸出高電平，觸發(fā)IC2發(fā)出音樂(lè)聲音，提示監(jiān)護(hù)人及時(shí)給嬰兒換尿布。此功能設(shè)計(jì)有一個(gè)精妙的延遲報(bào)警功能，當(dāng)嬰兒尿床時(shí)，報(bào)警器不會(huì)馬上報(bào)警，會(huì)延遲大約10秒左右報(bào)警，目的是防止當(dāng)嬰兒尿床時(shí)突然發(fā)出聲響，使嬰兒受到驚嚇恐嚇，導(dǎo)致嬰兒的泌尿系統(tǒng)受損，影響嬰兒的健康成長(zhǎng)[3][4]。

4）攝像功能

本攝像功能的設(shè)計(jì)采用的處理器為CXD3142R。CXD3142R是專(zhuān)用于對(duì)Ye，Cv，Mg和G補(bǔ)色單片CCD輸出旗燈信號(hào)進(jìn)行處理的低能耗、高效率的旗燈信號(hào)處理器;同時(shí)具備主動(dòng)曝光和自動(dòng)白平衡功效，可同時(shí)輸出復(fù)合視頻信號(hào)和YUV8位數(shù)字信號(hào)輸出。內(nèi)部集成9位A/D轉(zhuǎn)換器同步旌旗燈號(hào)發(fā)生電路、外部同步電路和時(shí)鐘控制電路。此外，本設(shè)計(jì)采用的處理器還具備多種功能，如：串行通口數(shù)字交流功能，使用者可在微電腦中事先設(shè)置好DSP中的寄存器值，經(jīng)由串行通口獲取到DSP，并對(duì)圖像旗燈舉行主動(dòng)曝光和自動(dòng)白平衡等處置以及感官度調(diào)節(jié)。假使監(jiān)護(hù)人臨時(shí)不在，嬰兒爬過(guò)防護(hù)欄被安全氣囊接住，通過(guò)攝像功能反饋到監(jiān)護(hù)人手機(jī)app上，app彈出提示音，監(jiān)護(hù)人可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)情況，并且監(jiān)護(hù)人可以通過(guò)app監(jiān)控到嬰兒的睡眠情況以及動(dòng)向。

5）定時(shí)提醒

數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)電路以AT89C51單片機(jī)為主要元器件結(jié)合相關(guān)元器件來(lái)完成，在配以相應(yīng)的軟件達(dá)到數(shù)字時(shí)鐘的目的，再根據(jù)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)結(jié)合，已作完善。結(jié)合嬰兒進(jìn)食時(shí)間設(shè)定鬧鐘，以防監(jiān)護(hù)人遺忘給嬰兒喂食;還可以設(shè)定時(shí)間，及時(shí)給嬰兒更換尿不濕，確保嬰兒能夠健康成長(zhǎng)。

6）早教開(kāi)發(fā)

調(diào)整研究及科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，兒童的IQ不僅僅受父母的基因影響，也和所生活的氛圍脫離不了干系，而細(xì)心呵護(hù)和父母的諄諄教誨是使嬰兒獲得高IQ與情商的重要原因之一。通過(guò)MP3功能定時(shí)對(duì)嬰兒播放智力小故事，嬰兒誕生后就可以適應(yīng)四周事物變化的生息，給寶寶收聽(tīng)輕柔的兒童音樂(lè)、大自然四季各種天氣變化的聲音、各種外界事物的聲音等等，讓他感知這個(gè)天下的美好，并且能使嬰兒接收到親人表達(dá)的信息并從其中感受到親人們所傳達(dá)的愛(ài)意。

3 嬰兒床的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本產(chǎn)品市場(chǎng)定位于嬰兒智能用品，通過(guò)使用該產(chǎn)品，能夠讓父母在忙自己的業(yè)務(wù)和事業(yè)的同時(shí)關(guān)注嬰兒的安全健康動(dòng)向，該產(chǎn)品能夠起到早期幼兒教育，對(duì)嬰兒心理成長(zhǎng)和后期體質(zhì)發(fā)展起到協(xié)同增長(zhǎng)作用，也能監(jiān)察幼兒的身體健康，及時(shí)發(fā)現(xiàn)幼兒健康問(wèn)題，更能夠監(jiān)控幼兒是否安全，將幼兒的動(dòng)向及時(shí)反饋到父母手機(jī)提示上，起到事業(yè)、幼兒監(jiān)護(hù)兩不誤的作用。整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2所示。

4 結(jié)論

多功能嬰兒床體系的計(jì)劃涉及了多個(gè)學(xué)科范疇，包括電子、機(jī)器、自動(dòng)控制等多個(gè)學(xué)科性范疇，它是一個(gè)綜合性應(yīng)用研究課題。此篇文章設(shè)計(jì)本著以嬰兒健康發(fā)展為目的，設(shè)計(jì)了功能多樣的智能化嬰兒床，智能化的設(shè)計(jì)可以極大提高對(duì)嬰兒的照看，并且能夠兼顧到監(jiān)護(hù)人的工作。本產(chǎn)品整個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)穩(wěn)定、安全可靠，具有較強(qiáng)的實(shí)用性，具有產(chǎn)品化意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]姜雷，周華良，鄭玉平，等，一種新型基于高速串行通信的多通道同步采樣技術(shù)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2012，36（9）：82-85.

[2]朱海剛.汽車(chē)安全氣囊特性研究[J].科教導(dǎo)刊一電子版（下旬），2016（7）：171.

[3]陳幫雷.尿濕報(bào)警加熱器的設(shè)計(jì)[J]環(huán)球市場(chǎng)信息導(dǎo)報(bào)，2015（39）：75.

[4]梁超.嬰兒尿濕報(bào)警器的設(shè)計(jì)和制作[J].焦作大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，25（1）：94，107.