毕业设计（论文）-婴儿自动摇篮的设计.docx

毕业设计题目婴儿自动摇篮的设计学生姓名指导教师二O一五年X月摘要随着现在社会的生活节奏越来越紧张，工作压力的越来越大，照顾宝宝成了一些年轻父母的一大难题。当家庭中有婴儿出生的时候，对家庭中婴儿的看护不像以前那么人手充足，白天往往只有一个人作看护，且可能是年龄较大的，劳动能力较弱的长者，看护人除了照料婴儿之外，平时往往还要承担大量的家务工作，总之，工作量比较大，劳动强度也较大。本文设计的一款婴儿自动摇篮，包括控制器、床架、摇篮床、摇摆机构等。本次设计的摇篮车能够监测婴儿的体温、监测婴儿是否尿床、播放MP3和控制摇摆功能，本文利用So11DWoRKS软件对整个自动摇篮进行三维建模，并导出二维工程图，最后利用AT89S51单片机完成婴儿摇篮车控制系统的设计。关键t司：自动摇篮，控制器，三维建模，单片机Abstractwiththesocia11iferhythmismoreandmoreintense,theworkpressureismoreandmorebig,takecareofthebabyhasbecomeabigprob1emforsomeyoungparents.Whenababyisbornwhenthefami1y,thefami1ynursinginfantsnotsop1entyofpeop1e,oftenduringthedayon1yonepersonforcare,andmaybeo1der,1aborabi1ityweake1der1y,nursinginadditiontotakingcareofthebaby,Ioftenhavetobeara1otofhouseho1dwork,inaword,thework1oadisre1ative1y1argethe1aborintensityis1arge.Anautomaticbabycrad1eisdesignedinthispaper,inc1udingthecontro11er,frame,crad1e,rockingmechanismetc.Thedesignofthebassinetcapab1eofmonitoringthebaby,sbodytemperature,monitoringwhetherthebabybedwetting,p1ayMP3andcontro1theswingfunction,thethree-dimensiona1mode1ingofthehandhe1dcottonpickerusingthesoftwareSO1IDWORKS,andtheoutputOfengineeringdrawing,fina11yusingAT89S51microcontro11ertocomp1etethedesignofcontro1systemofthebabybassinet.Keywords:automaticcrad1e,3Dmode1ing,contro11er,MCU目录摘要iAbstractii第一章引言11.1 课题研究的目的及意义11.2 课题的研究现状及发展趋势11.2.1 国内的研究现状11.2.2 国外研究现状21.2.3 发展趋势21.3 课题设计思路21.4 本文主要研究的内容3第二章自动摇篮的总体方案的设计42.1 自动摇篮的组成及各部分关系概述42.2 自动摇篮驱动方案的确认42.3 总体方案拟定4第三章自动摇篮整体结构的设计63.1 驱动电机的选择63.2 摇篮框架的设计83.3 摇摆机构的设计93.4 摇篮床的设计10第四章摇篮控制系统的设计124.1 控制方案设计124.2 单片机概述124.2.1 单片机的硬件结构124.2.2 单片机的引脚144.3 系统电路的设计174.3.1 声音检测电路174.3.2 温度、湿度检测电路174.3.3 显示电路194.3.4 定时设置电路204.3.5 电机驱动电路214.3.6 音乐播放、报警电路224.3.7 单片机的最小系统224.4 摇篮控制系统软件设计234.4.1 主程序模块设计234.4.2 液晶显示模块设计264.4.3 温度、湿度处理模块设计274.4.4 键盘扫描模块设计294.4.5 电机驱动模块设计30第五章自动摇篮三维造型的设计325.1 So1idworks软件简介325.2 零件建模335.2.1 摇篮连接座三维建模的形成335.2.2 立支架的三维建模形成345.2.3 其他零件的三维模型造型345.3 零件装配355.4 三维向二维的转换37第六章结论396.1 本论文所取得的结果396.2 技术展望39参考文献40致谢41第一章引言1.1 课题研究的目的及意义随着现在社会的生活节奏越来越紧张，工作压力的越来越大，照顾宝宝成了一些年轻父母的一大难题。当家庭中有婴儿出生的时候，对家庭中婴儿的看护不像以前那么人手充足，白天往往只有一个人作看护，且可能是年龄较大的，劳动能力较弱的长者，看护人除了照料婴儿之外，平时往往还要承担大量的家务工作，总之，工作量比较大，劳动强度也较大。如何使看护婴儿成为一项轻松地事情，使看护者能抽出更多的精力去做其他事情？目前，市场上公开使用的婴儿摇篮，基本上是采用秋千的原理制作的。使用时是由专人守在摇篮边不停的摇动，摇篮才能不停地摆动。这类摇篮由于不能长时间自动摇动，因此不但耗费人力，增加劳动强度，且给使用者带来一定的麻烦。并且现有的摇篮笨重体积大，占用室内面积多，使用太费力，看护体力消耗大，特别是在农村，由于幼儿园较少，看小孩成了父母及爷爷奶奶的一种负担，让人苦不可言。因此，本课题设计一款多功能自动摇床以满足看护者的需要，智能婴儿摇篮和普通摇篮相比，功能强大，声控、遥控、电动、音乐集于一体，能够很好的为宝宝及其监护人提供很大的方便，使婴儿和监护人都能有充足的睡眠环境，使睡眠问题不再困扰婴儿的健康成长和监护人的正常作息。随着社会经济的发展，文化的进步，越来越多拥有宝宝的家庭需要一款智能婴儿摇篮，在未来将体现其优越性，为有宝宝家庭带来幸福，使用看护婴儿不再是一项负担，而是一件娱乐而有趣的事情，使宝宝在音乐的陪伴下成长。毕业设计是对大学四年所学知识的运用和实践，对婴儿自动摇篮的设计进行尝试，对该领域有进一步的理解和认识，熟悉相关技术标准，巩固机械设计、绘图，电路设计、软件应用等方面知识，提高运用国家标准、设计手册、设计图册等工具能力。1.2 课题的研究现状及发展趋势1.2.1 国内的研究现状目前，国内各大网店已继推出了一些智能婴儿摇床的产品，得到了一些客户的青睐。如：约翰兔电动婴儿床实木带蚊帐多功智能婴儿摇篮床bb宝宝自动摇篮。但在国内市场也有一些婴儿用的摇篮，功能较少，达不到智能化，摇摆幅度也没有进行过检测，主要依靠用户主观感觉来决定系统的运行，不具有科学性，因此还有许多可以研究和进步的空间。1.2.2 国外研究现状美国著名的婴儿产品制造商4moms公司近日推出了两团具有自动哄婴儿功能的电动推车，分别是MamaRoo和Origami。卡耐基梅隆大学的机器人工程师们建立一家名为4moms的婴儿电子产品公司，该公司总部位于宾夕法尼亚州的匹兹堡。近日，该公司推出了两款具有看护婴儿功能的电动推车。这两款婴儿推车能在婴儿哭闹的时候让孩子情绪平静下来，还能逗得孩子咯咯笑。美国著名的婴儿产品制造商费雪今日推出了一款电动摇篮秋千。止匕外，英国考文垂大学4名男生日前联手发明了一种可使婴儿在自动摇摆中安然入睡的小床。伴随着这种新发明的亮相，摇篮曲以及那些专门用来哄小孩子进入梦乡的枕边故事或许真的会成为历史。目前，由他们设计发明的一张标准尺寸的样板床正在该大学的年度学位展上展出，该展览将于6月9日结束。不久前，日本一家公司研制成功一种自动婴儿摇篮，当婴儿啼哭时，摇篮便自动摇动。这种被称为Do-Re-Mi摇篮是一个可调整的置于一支座上的婴儿座，这个支座不仅是一个暗盒式狭带录音机，而且是一个摇动摇篮的机械装置。当婴儿啼哭时它会自动开机摇动，同时这个暗盒式狭带录音机可以播放预先录下的音乐或婴儿父母的声音。这家制造商说Do-Re-Mi摇篮能辨别出幼儿和成年人的声音，以便它不会由于疏忽而突然自动开机，妨碍婴儿的睡眠。1.2.3 发展趋势我国是个人口大国，现在每年出生的婴儿近1000多万，而摇篮又是新生儿的必备品，具有很大的发展空间和市场前景。越来越多的厂商开始关注这方面的技术创新和资金的投入。一些发达国家对生活质量的重视程度相对我国而言比较高，因此，在智能婴儿车的发展方面，这些发达国家已经有了相当成熟的技术。已经开始了广泛的应用。但在这方面的研究仍然没有停止，依然还有很大的技术提升空间。1.3 课题设计思路1）参考所有与自动摇篮产品相关数据，了解整个自动摇篮的整机系统的组成。2）自动摇篮整机方案的确认。3）自动摇篮整机的设计计算，并对主要零部件进行设计校核。4）婴儿摇篮控制系统的设计5）自动摇篮整机三维建模。1.4 本文主要研究的内容设计一款多功能自动摇床，主要实现如下功能：1）摇篮自动摇摆功能这是婴儿自动摇床的最基本功能之一。舒适的摇篮摇摆可以帮助婴儿在规律性的摇摆中把情绪稳定下来，安静入睡。本摇摆功能实现摇摆幅度可随意调节，可定时摇摆，可用遥控器在远距离遥控。摇篮采用软悬挂，软驱动，摇动起来无噪音，无振动感，摇摆均匀。2）音乐播放功能适当的音乐可催眠，可使婴儿变得更聪明。因此本婴儿自动摇床特设音乐播放功能,床内配置有音响系统，可以播放mp3音乐。mp3音乐可以网上或其他来源下载。婴儿自动摇床控制系统可以从外置的移动存储器中读取这些文件。而且婴儿自动摇床设有母体心音播放功能，可播放模仿婴儿在母体羊水中听到的心跳声，使婴儿睡得更踏实。3）哭声检测功能婴儿在睡眠中醒来，如果父母不在身边，往往会因为孤独、恐惧、寂寞而啼哭。本设计中实现哭声检测功能，在摇床内安装哭声感应器，当感应到婴儿的哭声时，摇床会自动向远程的遥控器发出报警，并同时使摇篮自动摇摆和播放让婴儿舒适的各种声音、音乐。4）摇篮的结构设计摇篮车最重要的依然是安全性，这就要求摇篮结构的牢固性，市面上存在很多的结构类型，因此要选择一种最可靠的结构。5）外形设计摇篮的外观直接影响着该产品的销售量。时尚，新颖，卡通是婴儿摇篮外形最受人们喜爱的款式。这样，不仅能吸引使用者的眼球，还能让宝宝获得一个更愉悦的兴趣。第二章自动摇篮的总体方案的设计2.1 自动摇篮的组成及各部分关系概述自动摇篮主要由执行系统、驱动系统和控制系统组成。执行系统：执行系统是自动摇篮摇摆工作的部件。驱动系统：为执行系统各部件提供动力，并驱动其动力的装置。常用的有液压传动、气压传动和电传动。控制系统：完成自动摇篮实现各种功能的部件。2.2 自动摇篮驱动方案的确认目前机械设备的主要驱动形式有四大类：液压驱动、气动驱动、电机驱动、内燃机驱动。液压驱动具有输出功率大、控制精度高、可无级调速，反应灵敏，可实现连续轨迹控制等优点。但是液压传动有较多的能量损失（泄漏损失、压力损失等），传动效率相对低。液压传动需要配套设备如：液压站、各种液压控制阀等，它适用于重载、低速驱动,成本高，体积大。然而本文设计的是自动摇篮，完全属于家用，所以液压驱动并不适合。气动驱动功率/质量比大，体积小，结构紧凑，密封问题较小，成本低。但是气源对于自动摇篮是个问题，所以气压驱动不合适。电机驱动与气动驱