浅谈儿童智能管家

时间：2024-05-19

王欣　李平

摘要本项目是专门针对儿童温湿度检测报警器的设计。本设计是以单片机AT89S51为主控芯片，并结合外围温度湿度模块DHT11，蓝牙模块BLE-CC41-A组合而成。系统能够完成采集温度湿度等数据，并实现数据显示，报警等功能。整个设计在Keil开发环境下，用C语言对主控芯片AT89S51编程，来实现儿童温湿度检测及报警功能。

关键词 AT89S51；蓝牙；报警；温度湿度感测

中图分类号 TP2 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）15-0088-01

每个家庭对自己孩子的关心爱护是如此得无微不至，孩子的健康冷暖无时无刻不牵动着父母的神经，特别是初为人父母，没有带孩子的经验，对孩子的身体状况不是很好地洞察。家长很难及时发现孩子是否热着了，是否玩得出汗了，是否走远了，并及时做出处理，最后导致孩子因着凉生病时有发生。因此，出于家长们对孩子的照顾的需求，儿童温湿度检测及报警器的设计可以辅助家长更好地照顾自己的孩子。

1 系统组成

系统主要由两个部分组成：一个为儿童端（从机），一个为家长端（主机）。儿童端由单片机、温湿度传感器和蓝牙通信模块组成；家长端由蓝牙模块、显示模块和报警模块组成。系统硬件结构图如图1所示。

2 设计原理

本系统选用AT89S51单片机作为主控芯片，驱动温湿度传感器工作，温湿度传感器将感应到的温度湿度数据传给从机，从机接收到数据后，通过蓝牙模块传输给主机，主机将接收到的数据通过LCD显示出来，温度和湿度的数值不断实时刷新，当温度或湿度超过设定值或丢失信号时报警。

3 系统硬件设计

3.1 温湿度检测模块

本系统采用DHT11数字温湿度传感器，DHT11是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器[1]。它应用专用的数字模塊采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件[2]，与AT89S51单片机相连接。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。

温湿度传感器DHT11有3个引脚VCC，GND，DATA。是单数据线传输，通过单片机控制高低电平来启动读取温度湿度数据，温湿度检测电路如图2所示。

3.2 蓝牙通讯模块

本系统采用BLE-CC41-A蓝牙模块，配置有256kb空间，遵循V4.0 BLE蓝牙规范，支持AT指令，用户可根据需要更改串口波特率、设备名称、配对密码等参数，使用灵活[3]。

蓝牙通讯模块有4个引脚，分别是VCC，GND，TXD，RXD。将蓝牙模块通上电，TXD和单片机RXD相连，RXD和单片机TXD相连。按照串口的方式进行通讯。

3.3 报警电路

当温湿度超过所设定的上限值时，单片机AT89C51便通过P2.7口控制三极管来驱动扬声器报警，当输出低电平时三极管截止，当输出高电平时三极管导通扬声器报警。如图3所示。

3.4 液晶显示模块

本设计采用LCD1602液晶显示模块。1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。该显示模块具有2行16列能显示32个字符[4]，管脚的电源引脚接到5V电源上，方便直接与单片机的I/0进行并行数据传送。本设计的液晶与单片机的 P0 口连接。

4 系统软件设计

本设计软件程序设计采用C语言编写，主要包括了主机程序设计、从机程序、温湿度程序设计、蓝牙程序设计、显示程序5个方面。其主机程序流程图如图4所示。

5 结论

基于单片机实现的儿童温湿度报警器，基本完成了温湿度检测、数据传输，数据处理、数据显示、报警等多种功能。本系统具有结构简单，硬件较少，容易实现，性能稳定可靠，成本低等特点，可以极其方便地帮助父母检测孩子的温湿度情况。