淺談兒童智能管家

王欣　李平

摘 要 本項(xiàng)目是專(zhuān)門(mén)針對(duì)兒童溫濕度檢測(cè)報(bào)警器的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)是以單片機(jī)AT89S51為主控芯片，并結(jié)合外圍溫度濕度模塊DHT11，藍(lán)牙模塊BLE-CC41-A組合而成。系統(tǒng)能夠完成采集溫度濕度等數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示，報(bào)警等功能。整個(gè)設(shè)計(jì)在Keil開(kāi)發(fā)環(huán)境下，用C語(yǔ)言對(duì)主控芯片AT89S51編程，來(lái)實(shí)現(xiàn)兒童溫濕度檢測(cè)及報(bào)警功能。

關(guān)鍵詞 AT89S51；藍(lán)牙；報(bào)警；溫度濕度感測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào) TP2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2095-6363（2017）15-0088-01

每個(gè)家庭對(duì)自己孩子的關(guān)心愛(ài)護(hù)是如此得無(wú)微不至，孩子的健康冷暖無(wú)時(shí)無(wú)刻不牽動(dòng)著父母的神經(jīng)，特別是初為人父母，沒(méi)有帶孩子的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)孩子的身體狀況不是很好地洞察。家長(zhǎng)很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)孩子是否熱著了，是否玩得出汗了，是否走遠(yuǎn)了，并及時(shí)做出處理，最后導(dǎo)致孩子因著涼生病時(shí)有發(fā)生。因此，出于家長(zhǎng)們對(duì)孩子的照顧的需求，兒童溫濕度檢測(cè)及報(bào)警器的設(shè)計(jì)可以輔助家長(zhǎng)更好地照顧自己的孩子。

1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)主要由兩個(gè)部分組成：一個(gè)為兒童端（從機(jī)），一個(gè)為家長(zhǎng)端（主機(jī)）。兒童端由單片機(jī)、溫濕度傳感器和藍(lán)牙通信模塊組成；家長(zhǎng)端由藍(lán)牙模塊、顯示模塊和報(bào)警模塊組成。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2 設(shè)計(jì)原理

本系統(tǒng)選用AT89S51單片機(jī)作為主控芯片，驅(qū)動(dòng)溫濕度傳感器工作，溫濕度傳感器將感應(yīng)到的溫度濕度數(shù)據(jù)傳給從機(jī)，從機(jī)接收到數(shù)據(jù)后，通過(guò)藍(lán)牙模塊傳輸給主機(jī)，主機(jī)將接收到的數(shù)據(jù)通過(guò)LCD顯示出來(lái)，溫度和濕度的數(shù)值不斷實(shí)時(shí)刷新，當(dāng)溫度或濕度超過(guò)設(shè)定值或丟失信號(hào)時(shí)報(bào)警。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3.1 溫濕度檢測(cè)模塊

本系統(tǒng)采用DHT11數(shù)字溫濕度傳感器，DHT11是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器[1]。它應(yīng)用專(zhuān)用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件[2]，與AT89S51單片機(jī)相連接。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。

溫濕度傳感器DHT11有3個(gè)引腳VCC，GND，DATA。是單數(shù)據(jù)線傳輸，通過(guò)單片機(jī)控制高低電平來(lái)啟動(dòng)讀取溫度濕度數(shù)據(jù)，溫濕度檢測(cè)電路如圖2所示。

3.2 藍(lán)牙通訊模塊

本系統(tǒng)采用BLE-CC41-A藍(lán)牙模塊，配置有256kb空間，遵循V4.0 BLE藍(lán)牙規(guī)范，支持AT指令，用戶(hù)可根據(jù)需要更改串口波特率、設(shè)備名稱(chēng)、配對(duì)密碼等參數(shù)，使用靈活[3]。

藍(lán)牙通訊模塊有4個(gè)引腳，分別是VCC，GND，TXD，RXD。將藍(lán)牙模塊通上電，TXD和單片機(jī)RXD相連，RXD和單片機(jī)TXD相連。按照串口的方式進(jìn)行通訊。

3.3 報(bào)警電路

當(dāng)溫濕度超過(guò)所設(shè)定的上限值時(shí)，單片機(jī)AT89C51便通過(guò)P2.7口控制三極管來(lái)驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器報(bào)警，當(dāng)輸出低電平時(shí)三極管截止，當(dāng)輸出高電平時(shí)三極管導(dǎo)通揚(yáng)聲器報(bào)警。如圖3所示。

3.4 液晶顯示模塊

本設(shè)計(jì)采用LCD1602液晶顯示模塊。1602字符型液晶，它是一種專(zhuān)門(mén)用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。該顯示模塊具有2行16列能顯示32個(gè)字符[4]，管腳的電源引腳接到5V電源上，方便直接與單片機(jī)的I/0進(jìn)行并行數(shù)據(jù)傳送。本設(shè)計(jì)的液晶與單片機(jī)的 P0 口連接。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)軟件程序設(shè)計(jì)采用C語(yǔ)言編寫(xiě)，主要包括了主機(jī)程序設(shè)計(jì)、從機(jī)程序、溫濕度程序設(shè)計(jì)、藍(lán)牙程序設(shè)計(jì)、顯示程序5個(gè)方面。其主機(jī)程序流程圖如圖4所示。

5 結(jié)論

基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的兒童溫濕度報(bào)警器，基本完成了溫濕度檢測(cè)、數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)顯示、報(bào)警等多種功能。本系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，硬件較少，容易實(shí)現(xiàn)，性能穩(wěn)定可靠，成本低等特點(diǎn)，可以極其方便地幫助父母檢測(cè)孩子的溫濕度情況。

參考文獻(xiàn)

[1]趙娜，趙剛.基于51單片機(jī)的溫度測(cè)量系統(tǒng)[J].微計(jì)算機(jī)信息，2007（6）：146-148.

[2]夏曉南.基于單片機(jī)的溫箱溫度和濕度的控制[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2005（24）：117-118.

[3]徐小濤，熊華，高泳洪，等.藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的最新發(fā)展[J].電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2008，21（9）：44-47.

[4]劉明真，陳鴻.基于單片機(jī)智能節(jié)水灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].學(xué)術(shù)問(wèn)題研究，2010（1）：75-80.endprint