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婴儿房温湿度监控系统设计

一、选题简介、意义

婴儿的成长环境始终是父母最为关心的问题，将智能家居系统拓展应用到婴儿房环境监测控制中显得十分重要。系统以STC89C52单片机为控制核心，结合语音提示模块、温湿度实时监测模块、光照强度监测模块和有毒有害气体监测模块于一体，采用分布式优化决策控制算法，对婴儿房内的环境进行实时优化控制。并将各传感器模块监测到的数据实时发送到本文所设计的“婴儿帮”App上，用户可实时查看婴儿房环境信息，还能把婴儿房环境信息作为婴幼儿的成长健康档案上传到互联网云端。

  本设计的创意来源主要来自于以下三个方面。第一，国家统计局近年来最新发布的年度宏观经济数据显示，2014年末，中国大陆总人口136782万人，比上年末增加710万人。全年出生人口1687万人，人口出生率为12.37‰，由此可见本文所设计的“婴儿房环境监测控制系统”的市场前景广阔，需求量非常庞大；第二，新生婴儿的成长对于环境的要求十分严格，温度，湿度，有害气体等都会影响到婴儿的成长，由于成人抵抗力强，对一些极为细小的环境变化不是特别敏感，而电子传感器在这方面可以更好地监测环境的变化，可以辅助人们更好地照顾婴儿，使他们健康成长；第三，在信息社会快速发展的今天，智能家居已经成为其中的焦点，然而大多数的智能家居都是针对成人，针对儿童，尤其是婴儿的智能设备几乎是空白，因此本设计在应用推广的前景上有很大的价值。基于以上三方面的创意来源，本团队设计了婴儿房环境监测控制系统，对环境监测的各传感器进行模块化设计，并优化数据处理算法，从而能实时做出对婴儿房环境的最佳决策控制。

二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）

课题研究：

基于STC89C52单片机的婴儿房温湿度监控控制系统设计

主要研究内容：

采用模块化设计，结合温湿度、光照强度、有毒有害气体等传感器检测模块，外加语音模块对室内环境异常时的提示，红外模块对进入室内人员的监控和计数，无线网络通信模块的数据传输处理，从而控制着各个模块的正常运行。

要解决的问题：

如何采集各个时间段进入婴儿房的人数的统计数据。

如何采集婴儿房内的实时温湿度数据信息。

如何将采集到的数据传输到单片机进行处理。

如何通过无线传播将信息传输到监控人的手机APP。

预期目标：

完成模块化设计，结合温湿度、光照强度、有毒有害气体等传感器检测模块，外加语音模块对室内环境异常时的提示，红外模块对进入室内人员的监控和计数，无线网络通信模块的数据传输处理，从而控制着各个模块的正常运行。

研究步骤：

红外检测模块设计：

红外检测模块放置于婴儿房的房门口，当任何人进入到婴儿房间里的时候，红外检测模块就会给单片机一个信号，通过单片机使语音模块使能，然后语音模块开始播报婴儿房间里的环境情况，当任何人出婴儿房间的时候，红外对管检测模块使能语音模块进行播报“祝您生活愉快”。并且每天记录进入婴儿房间的总人数。本设计使用了4对红外对管，其中2对用作备份。备份红外对管用来保证系统在有红外对管出现问题时及时作为替补，使系统还能正常工作。

温湿度监测模块设计：

放置于离婴儿床比较近的地方，以便于对婴儿所感受的温湿度进行实时监测，将所检测的温湿度数据实时的显示在显示屏上。还可通过单片机将数据从无线通信模块中发送到网络上。

显示模块设计：

放置于语音提示模块旁边，使用户能准确查看各个数据，负责将温湿度数据、光照数据、有毒有害气体数据以及与手机APP的连接状态显示出来，并且对各个数据进行评定和提出建议。模块电路图如图6所示：

无线通信模块设计：

将单片机所收集到的室内环境数据实时的通过通信模块发送到手机端，与APP进行同步绑定，然后在App的界面进行显示。

手机App端设计：

设计的“婴儿帮App”可以将室内的环境数据进行动态显示，很小的时间间隔进行刷新，如果室内数据变化超过范围，立即对用户进行提醒。用户可以实时查看房间里的环境数据，并且可以对数据进行本地保存，以便于对婴儿所处环境对婴儿的影响进行准确判定。用户还可以对数据进行云端上传，也可以开启实时上传模式自动上传，使监测数据不会丢失。

 

目录

引言 - 3 -

一、绪论 - 5 -

1.1婴儿房温湿度监控系统的背景及意义 - 5 -

1.2 婴儿房温湿度监控系统国内外市场分析 - 5 -

1.3 婴儿房温湿度监控系统研究内容 - 6 -

二、总体方案设计 - 6 -

三、硬件电路设计和论证 - 9 -

3.1 温湿度监测传感器设计 - 9 -

3.1.1 温湿度传感器参数需求分析 - 9 -

3.1.2 温湿度传感器的选型 - 9 -

3.1.3 温湿度传感器的硬件电路设计 - 10 -

3.2 中心控制模块设计 - 10 -

3.2.1 中心控制模块的选型 - 10 -

3.2.2 中心控制模块设计 - 11 -

3.3 无线通信电路设计 - 12 -

3.3.1 无线通信方案简介 - 12 -

3.3.2 无线通信方案选型论证 - 14 -

3.3.3 无线通信方案硬件电路设计 - 14 -

3.4 报警电路设计 - 15 -

3.5 液晶显示电路设计 - 17 -

4、软件设计 - 19 -

4.1 系统软件流程图 - 19 -

4.2 系统程序 - 20 -

五、软硬件系统调试 24

5.1 终端程序烧写 24

5.2 温湿度采集终端调试 25

5.3 单片机程序调试 26

六、总结与致谢 27

总结 27

致谢 28

系统原路图 29

 

本课题研究的内容是新生儿保温箱监控系统的设计，新生儿的体温调节功能尚不完善,对新生儿特别是极低体重婴儿进行有效护理的最重要措施之一是保持一个最适宜的环境.现代生物医学大量资料证明,可以配备一个温暖的环境,降低直接或间接寒冷应激反应引起新生儿的发病率和死亡率,从而有效地保障新生儿的正常成长。本系统将温湿度控制在27～36度，并可以调节。温湿度传感器和STC89C52单片机中的构成输入通道，用于采集保温箱内的温湿度信号。温湿度传感器输出电压经过A/D转换后的数字量与保温箱内的温湿度给定值数字化后进行比较，即可得到实际温湿度和给定温湿度的偏差。保温箱内的温湿度设定值通过键盘驱动STC89C52单片机中程序设定。STC89C52单片机构成的数字控制器进行比较运算，经过比较后输出控制量控制由加热和降温电路构成的温湿度调节电路对保温箱中的温湿度进行调节。显示电路随时显示保温箱中的温湿度。文中传感器理论单片机实际应用有机结合，详细地讲述了利用热敏电阻作为热敏传感器探测环境温湿度的过程，以及实现热电转换的原理过程。

 

参考文献

[1]温希东.计算机控制技术.西安电子科技大学出版社，2005.

[2]张伟.Protel 99SE实用教程.北京：人民邮电出版社，2008

[3]李晓荃.单片机原理与应用[M].北京:电子工业出版社，2000

[4]余永权. 单片机原理及应用.北京：电子工业出版社, 1997

[5]刘和平.单片机原理及应用[M]重庆：重庆大学出版社，2002

[6]樊昌信.通信原理(第五版)[M]北京：国防工业出版社,2001

[7]黄贤武.传感器实际应用电路设计[M]电子科技大学出版社，1997

[8]君华.智能传感器系统[M]西安.电子科技大学出版社，1999.

[9]喜贵.电子元件材料手册[M].北京.电子工业出版社，1989