婴儿手推车一体化智能装置的设计

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在每个有婴儿的家庭中，婴儿手推车已成为年轻父母养育孝的好帮手，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，或其它不可预知的原因，致使手推车快速滑动或剧烈椅，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。在孝学会走路之前，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 ，将有益于婴儿降成长。然而，目前市面上的婴儿手推车功能单-，没有考虑上述关乎婴儿安全、尿湿监测和益智娱乐等功能。

本文针对上述婴儿手推车的功能缺陷，设计-种集安全、娱乐、监测为-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。

-、系统框架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，采用拈化的设计思想，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 b 功能。

婴儿手推车安全监控娱乐-体化智能装置由各类传感器、信号接收与处理拈、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～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。

图1智能装置结构框架图智能装置采用的加速度传感拈芯片是MMA7455三轴数字加速度传感器，这是-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∩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-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。

智能应答的语音拈主要由SensoH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、功能拈原理及设计下面对组成-体化智能装置的人离车锁拈、倾覆和高速预警拈、娱乐应答拈以及其它拈的工作原理作详细介绍。

(-)人离车锁拈的设计具体实现过程是当人手扶到手推车推杆上时，车轮[收稿时间]2013-03-23[基金项目]本文获国家级大学生创新创业训练计划项 目”资助。

[作者简介]黄亚飞(1975-)，男，讲师，研究方向：信息处理与分析。闵衡(1990-)，男，电子信息工程专业本科生。戴芳庆(1990-)，男，电子信息工程专业本科生。

120解锁；当人手离开推杆时，车轮上锁○属的推杆相当于- 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-个高增益的放大电路和触发电路，产生中断信号给单片机，由单片机控制产生-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-个中断，单片机产生-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。

感器图2传感器安装位置(二)倾覆和高速预警拈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 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aarctan(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，通过 、l，和z轴的重力分量计算空间倾斜角，公式为Otarctan( -。同AY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 和倾斜角 0传递给单片机处理器，-旦这两个信号中有-个信号值不在规定允许的范围内，则产生中断，输出-交变小信号，经过功率放大后，由蜂鸣器产生警报。

(三)智能语音应答拈的设计利用芯片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的关键词语进行对比匹配，找出得分最高的词语作为识别结果输出〖虑到婴儿的词汇较少，University Education - 骶 《 棼 《 鞋 黼 黼 故只对-些简单的语音进行识别，如婴儿的啼哭声、呼唤妈妈的声音。事先录制好应答语句，-旦语音识别便做出相应的回应。

图3平面倾斜角0的计算原理(四)其他检测拈的设计- 体化智能装置还整合了监测婴儿生命体征的模块，如在婴儿手推车坐椅上加装压力传感器、在侧壁加装湿度传感器等，这些检测信息传递给单片机后，将通过LCD屏显示出来。显示电路的连接如下：单片机的P1口与 LCD1的连接，为了节省单片机管脚采用四线连接显示 ，LCD的 DO-D3位未用 ，D4-D7位与单片机的P1.4-P1.7相连，E与 P1-3相连，R/W与P1.2相连，RS与P1.1相连。

三、结语安全娱乐监测-体化智能装置的各部分功能采用拈化设计，各个拈之间独立性强。主控制部分采用单片机控制，方便系统硬件的升级和二次开发，利用了现有成熟的传感技术和语音识别技术，实现了在婴儿手推车上的综合应用，具有简单、实用、智能等特点。