引言

照顧小寶寶是非常勞累的事情，因?yàn)樗麄冃褋?lái)和睡覺(jué)都比較頻繁，加之喂食換衣服等活動(dòng)，會(huì)占用大人大量的時(shí)間和精力。搖籃的誕生在很大程度上減輕了大人的負(fù)擔(dān)，但仍有很多不盡如人意的地方。

利用動(dòng)作（加速度）傳感器和功能豐富的單片機(jī)，則可以設(shè)計(jì)出一種相對(duì)智能化的搖籃。

背景

現(xiàn)在市面上的電動(dòng)搖籃僅有簡(jiǎn)單的定時(shí)功能，因此不能針對(duì)嬰兒的活動(dòng)發(fā)生動(dòng)作，若搖籃一直搖動(dòng)，對(duì)嬰兒的安撫作用就會(huì)降低。采用聲音觸發(fā)的自動(dòng)搖籃，缺點(diǎn)是嬰兒先是活動(dòng)，得不到安撫則會(huì)哭鬧，搖籃才會(huì)啟動(dòng)進(jìn)行安撫；另外如果因?yàn)閯e的原因哭鬧，搖籃則不能起到安撫作用。所以根據(jù)嬰兒的活動(dòng)來(lái)啟動(dòng)搖籃是比較妥當(dāng)?shù)目刂品绞�。飛思卡爾的加速度傳感器性能優(yōu)秀，成本較低，適合這樣的應(yīng)用。

自動(dòng)搖籃的原理

本系統(tǒng)采用飛思卡爾mc9s08qg8單片機(jī)作為控制器，使用飛思卡爾加速度傳感器mma7260qt判斷嬰兒的活動(dòng)情況，同時(shí)用麥克風(fēng)檢測(cè)嬰兒哭鬧的聲音作為輔助判斷，然后根據(jù)設(shè)置啟動(dòng)搖籃搖動(dòng)。人機(jī)界面由鍵盤(pán)和點(diǎn)陣液晶顯示器組成。

測(cè)量運(yùn)動(dòng)的方法

加速度傳感器測(cè)量運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作有很多算法，本系統(tǒng)中由于搖籃的活動(dòng)方向是二維的，而且主要是其中的一維（所以采用一維加速度傳感器也可以），運(yùn)動(dòng)情況單一，場(chǎng)合也不復(fù)雜，所以采用簡(jiǎn)單的閾值判斷的方法即可實(shí)現(xiàn)。閾值代表著靈敏度，可由用戶(hù)根據(jù)實(shí)際情況選擇。

觸摸按鍵的實(shí)現(xiàn)

觸摸按鍵是近年比較流行的技術(shù)，由于mc9s08qg8單片機(jī)有很低的端口漏電流和強(qiáng)大的鍵盤(pán)中斷功能，所以不需增加其它有源器件即可實(shí)現(xiàn)。而且本系統(tǒng)使用兩個(gè)端口即可提供三個(gè)按鍵的功能。

使用pcb焊盤(pán)作為觸摸按鍵，和地之間構(gòu)成一個(gè)小電容c1（沒(méi)有手指觸摸時(shí)），按鍵通過(guò)大阻值電阻r1接地。單片機(jī)端口平時(shí)輸出高電平，檢測(cè)按鍵時(shí)則為鍵盤(pán)中斷，隨著c1上的電荷通過(guò)r1流失，電平逐漸降低直至引起鍵盤(pán)中斷，從開(kāi)始檢測(cè)到引起鍵盤(pán)中斷的時(shí)間為t1，當(dāng)有手指觸摸時(shí)相當(dāng)于在c1上并了一個(gè)電容，因此電容值變成c2，則從開(kāi)始檢測(cè)到引起鍵盤(pán)中斷的時(shí)間為t2，通過(guò)檢測(cè)t1、t2的差別即可判斷按鍵按下，如圖1。

假設(shè)按鍵1的電容為c1，按鍵2的電容為c2，則如果c1增加c2不變，則按鍵1按下，如果c2增加c1不變，則按鍵2按下，如果c1、c2都增加相似的數(shù)值，則可判斷為按鍵3按下。pcb上按鍵3位于按鍵1和按鍵2之間。這樣就實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)端口判斷三個(gè)按鍵的功能。

pwm脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電機(jī)

使用脈寬調(diào)制（pwm）的方式驅(qū)動(dòng)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速，可以給用戶(hù)選擇3檔搖動(dòng)速度，也可以實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)和軟停止。

液晶顯示

使用3v串口液晶顯示模塊，用單片機(jī)spi口驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)潔高效的顯示界面。

飛思卡爾mc9s08qg8單片機(jī)

本系統(tǒng)使用mc9s08qg8作為核心控制器，其高度集成的功能和靈活的端口控制大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)和成本，本系統(tǒng)主要用到了以下功能：

高速cpu和大容量的flash和ram存儲(chǔ)器
內(nèi)置的精確時(shí)鐘
2通道10位ad轉(zhuǎn)換器
2個(gè)鍵盤(pán)中斷輸入端口
pwm輸出