儿童监护系统的理论设计..docx

电气工程学院传感器课程设计报告班 级： 自133 姓 名： 王高飞 学 号： 1312011076 设计题目：儿童监护系统的理论设计设计时间： 2016.6.20~6.24 评定成绩： 评定教师： 【摘要】我国是世界上人口最多的国家，婴儿总数也位居世界前列。加之人民生活节奏越来越快、生活压力越来越大，父母照顾婴儿的时间也变得越来越少。由此，婴儿监护系统在家庭生活中就显得尤为重要。目前大多数家庭还是主要依托家人时刻看守者孩子，这就造成了父母正常工作、休息等的不便。同时，由于婴儿没有行为才能及判断能力，若婴幼儿尿床、或存在掉床、窒息危险时，婴幼儿自己不能解决问题。若采用儿童监护系统，父母就能够及时采取相应的处置措施。本文以51单片机为微处理器，声音传感器、湿度传感器、人体红外传感器为检测元件，设计了一个多功能的婴幼儿监控系统。【关键词】儿童监控、51单片机、声音传感器、湿度传感器、人体红外传感器目 录1. 设计要求41.1. 设计题目：儿童监控系统的理论设计41.2. 设计要求分析42. 总体方案52.1. 模块方案选择52.1.1. 单片机模块52.1.2. 湿度检测模块52.1.3. 幼儿啼哭检测模块62.1.4. 幼儿接近危险物品检测模块62.1.5. 无线通信模块62.2. 方案设计83. 硬件设计93.1. 关键器件简介93.1.1. AT89C51简介93.1.2. 温湿度传感器DHT11103.1.3. 人体红外传感器HC-SR501113.1.4. 声音传感器113.1.5. nRF24L01无线收发模块123.2. 电路各单元原理图133.2.1. USB接口及电源133.2.2. 晶振及复位电路143.2.3. 最小系统143.2.4. LCD1602液晶显示电路153.2.5. 报警电路153.2.6. 无线通讯与稳压单元163.3. 各模块电路原理图163.3.1. 幼儿啼哭检测模块163.3.2. 接近危险物品检测模块173.3.3. 幼儿尿床检测模块183.3.4. 主机模块194. 软件设计204.1. 湿度检测报警模块204.2. 幼儿接近危险物报警模块245. 系统仿真285.1. 湿度超限报警检测模块285.2. 幼儿接近危险物品报警模块295.3. 仿真的局限性295.4. 方案改进306. 设计总结31参考文献.....................................................................................................................32设计要求设计题目：儿童监控系统的理论设计设计一种切实可行的测量方法，能够检测幼儿啼哭、尿床、落床危险、睡眠窒息，或者儿童走失、接近危险物品（地点）等；设计要求分析如果要实现以上功能，进行如下功能分解：对幼儿进行啼哭检测，实际上是对幼儿周围的声音进行监测。一旦幼儿啼哭，则报警装置启动，警示灯亮。对婴儿床就行湿度检测，用来检测幼儿是否尿床，当湿度大于设定值，则报警装置启动，警示灯亮，表示幼儿尿床。对幼儿的落床危险进行监测，采用压力传感器，一旦压力传感器检测到信号，则报警装置启动，警示灯亮。采用人体红外传感器，对幼儿的位置进行监测。一旦幼儿靠近危险物，则报警装置启动，警示灯亮。总体方案模块方案选择单片机模块方案一：使用AT89C51单片机模块。AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）以及128 BYTES随机数据存储器的低电压、高性能CMOS 8位微处理器。内置功能强大微型计算机的AT89C51提供了高性价比的解决方案。方案二：使用MSP430单片机模块。MSP430系列单片机是美国德州仪器1996年开始推向市场的一种16位超低功耗、具有精简指令集（RISC）的混合信号处理器（Mixed Signal Processor）。其具有 处理能力强、运算速度快、超低功耗、片内资源丰富等特点，因而在许多单片机领域都得到广泛应用。AT89C51相对于MSP430虽然存储容量小，功能较为逊色。但是出于我对AT89C51单片机较为熟悉，而且AT89C51足以满足此次设计任务，因此我选择AT89C51模块。一下所有模块单元中，都采用AT89C51作为微控制器。湿度检测模块方案一：采用湿度传感器SHT21。SHT21作为一种常用的温湿度传感器，其工作特性有以下几点：完全标定其采用数字输出，采用IIC总线接口。其具有优异的长期稳定性，相应迅速、抗干扰能力强。方案二：采用温湿度传感器DHT11。DHT11是一款有已校准数字信号输出的