概述

本系统是基于 STM32F103ZET6 为主控芯片的智能婴儿摇篮装置，用来检测婴儿的各项生命特征、睡姿以及当周遭环境对婴儿健康产生影响时做出一系列的应对措施， 同时具有婴儿防偷功能。该装置主要由 STM32F103ZET6 主控芯片、3.2 寸 TFT 触摸显示屏、 ESP8266 WiFi 模块、NRF24l01 无线数据传输模块、 基于 STM32F103C8T6 的 Lark7618 语音交互 WiFi 模块、 自主开发的APP、 上位机软件、微信 APP 和温湿度， MLX90614 红外线人体测温、 体重， 雨水模块检测尿床，摄像头等一系列传感器组成。 通过以上各个模块和传感器，保证了装置的正常运行。

系统组成

智能婴儿摇篮由设备端、手机APP、微信控制端、电脑上位机软件

设备端(摇篮部分)

由STM32作为主控芯片，有一个3.2的TFT触摸屏作为人机交互界面，实时更新显示婴儿生理数据和环境参数。同时可以通过触控界面控制暖奶器，加湿器，负离子空气净化器，恒温床垫和摇篮的摇摆档位，摇篮的摇摆档位可以从0至3档可调。还带有语音控制芯片Lark7618，可实现语音控制。我们的摄像头和云台，可以拍摄上下左右180度的照片，为了方便演示还有调试，我们同时将传感器数据和设备信息还有照片通过NRF24l01传输到我们自己编写的上位机软件上显示。

考虑到这么多要用电的东西和婴儿的安全，我们采用的所有东西都在安全电压范围内，我们采用12V锂电池供电，不需要插着电源线工作，每次使用前把电充满就行了，非常的为婴儿的安全问题着想。

手机APP

APP采用JAVA语言通过Android Studio编译器编写，APP部分有3个子页面，婴儿的生理参数页面，显示婴儿的体温和体重，环境参数页面，可以显示被窝温度，CO二手烟等有害气体的浓度，还有环境的温湿度。第三个子页面可以控制暖奶器，加湿器，负离子空气净化器，恒温床垫开关还有摇篮自动摇摆的三个档位可以选择。

微信控制部分

用户通过微信查看传感器的数据，上传至网络云服务器的传感器数据可以生产一个数据波形图，实时掌握各个传感器和数据在近段时间内的动向。同时我们可以在微信控制设备，还可以控制摄像头拍照，摄像头拍完照后会上传至微信，这样你就可以在微信上查看照片了。

电脑上位机软件显示部分

软件通过采用C#语言通过Visual Studio 编译器编写，可以实时显示各个传感器的数据并且显示摄像头拍摄照片的画面。

智能婴儿摇篮所实现的功能：

1.暖奶喂奶提醒： 我们可以将奶瓶放在暖奶装置里保持恒温60° 左右，还支持喂奶提醒，设置时间到APP会提醒父母及时喂养宝宝。

2.当婴儿被抱起会启动婴儿人身安全防盗警示。

3.温度控制功能：如果天气太冷，可开启电热毯装置;如果天气过于炎热干燥，我们可以开启加湿器，保持婴儿周围的空气较为湿润凉爽;温度异常时会报警。

4.具备负离子空气净化器净化功能，保护婴儿的健康。

5.摇篮可调摇摆速度，让婴儿更容易进入睡眠状态。

6.支持微信远程查看婴儿状态，发送指令可对婴儿拍照并发送回手机微信 APP，了解婴儿实时状况。

7.尿床提醒功能，雨滴模块检测到水滴时会语音提示。

8.整套装置可以通过语音命令，微信， app， pc 端控制各功能的实现。

9.婴儿睡姿检测，家长可以通过对睡姿检测模块上的对应的 led 亮灭判断婴儿睡姿是否正确。

STM32F103ZE

Mainstream Performance line, ARM Cortex-M3 MCU with 512 Kbytes Flash, 72 MHz CPU, motor control, USB and CAN

The STM32F103xC, STM32F103xD and STM32F103xE performance line family incorporates the high-performance ARM®Cortex®-M3 32-bit RISC core operating at a 72 MHz frequency, high-speed embedded memories (Flash memory up to 512 Kbytes and SRAM up to 64 Kbytes), and an extensive range of enhanced I/Os and peripherals connected to two APB buses. All devices offer three 12-bit ADCs, four general-purpose 16-bit timers plus two PWM timers, as well as standard and advanced communication interfaces: up to two I2Cs, three SPIs, two I2Ss, one SDIO, five USARTs, an USB and a CAN.

The STM32F103xC/D/E high-density performance line family operates in the –40 to +105 °C temperature range, from a 2.0 to 3.6 V power supply. A comprehensive set of power-saving mode allows the design of low-power applications.

These features make the STM32F103xC/D/E high-density performance line microcontroller family suitable for a wide range of applications such as motor drives, application control, medical and handheld equipment, PC and gaming peripherals, GPS platforms, industrial applications, PLCs, inverters, printers, scanners, alarm systems video intercom, and HVAC.

Key Features

Core: ARM® 32-bit Cortex® -M3 CPU

72 MHz maximum frequency, 1.25 DMIPS/MHz (Dhrystone 2.1) performance at 0 wait state memory access

Single-cycle multiplication and hardware division

Memories

256 to 512 Kbytes of Flash memory

up to 64 Kbytes of SRAM

Flexible static memory controller with 4 Chip Select. Supports Compact Flash, SRAM, PSRAM, NOR and NAND memories

LCD parallel interface, 8080/6800 modes

Clock, reset and supply management

2.0 to 3.6 V application supply and I/Os

POR, PDR, and programmable voltage detector (PVD)

4-to-16 MHz crystal oscillator

Internal 8 MHz factory-trimmed RC

Internal 40 kHz RC with calibration

32 kHz oscillator for RTC with calibration

Low power

Sleep, Stop and Standby modes

VBAT supply for RTC and backup registers

3 × 12-bit, 1 μs A/D converters (up to 21 channels)

Conversion range: 0 to 3.6 V

Triple-sample and hold capability

Temperature sensor

2 × 12-bit D/A converters

DMA: 12-channel DMA controller

Supported peripherals: timers, ADCs, DAC, SDIO, I2 Ss, SPIs, I2 Cs and USARTs

Debug mode

Serial wire debug (SWD) & JTAG interfaces

Cortex® -M3 Embedded Trace Macrocell™

Up to 112 fast I/O ports

51/80/112 I/Os, all mappable on 16 external interrupt vectors and almost all 5 V-tolerant

Up to 11 timers

Up to four 16-bit timers, each with up to 4 IC/OC/PWM or pulse counter and quadrature (incremental) encoder input

2 × 16-bit motor control PWM timers with dead-time generation and emergency stop

2 × watchdog timers (Independent and Window)

SysTick timer: a 24-bit downcounter

2 × 16-bit basic timers to drive the DAC

Up to 13 communication interfaces

Up to 2 × I2 C interfaces (SMBus/PMBus)

Up to 5 USARTs (ISO 7816 interface, LIN, IrDA capability, modem control)

Up to 3 SPIs (18 Mbit/s), 2 with I2 S interface multiplexed

CAN interface (2.0B Active)

USB 2.0 full speed interface

SDIO interface

CRC calculation unit, 96-bit unique ID

ECOPACK® packages

电路原理图

ESP8266

低功耗、高集成度的 Wi-Fi 芯片

仅需 7 个外围元器件

超宽工作温度范围：-40°C 至 +125°C

ESP8285 - ESP8266 内封 8 Mbit Flash

ESP8266

低功耗、高集成度的 Wi-Fi 芯片

仅需 7 个外围元器件

超宽工作温度范围：-40°C 至 +125°C

ESP8285 - ESP8266 内封 8 Mbit Flash

32 位 Tensilica 处理器

ESP8266EX 内置超低功耗 Tensilica L106 32 位 RISC 处理器，CPU 时钟速度最高可达 160 MHz，支持实时操作系统 (RTOS) 和 Wi-Fi 协议栈，可将高达 80% 的处理能力留给应用编程和开发。

低功耗

ESP8266EX 专为移动设备、可穿戴电子产品和物联网应用而设计，通过多项专有技术实现了超低功耗。ESP8266EX 具有的省电模式适用于各种低功耗应用场景。

高度集成

ESP8266EX 集成了 32 位 Tensilica 处理器、标准数字外设接口、天线开关、射频 balun、功率放大器、低噪放大器、过滤器和电源管理模块等，仅需很少的外围电路，可将所占 PCB 空间降到最低。

性能稳定

ESP8266EX 的工作温度范围大，且能够保持稳定的性能，能适应各种操作环境。

模组乐鑫的模组产品集成了自主研发的系统级芯片，因此具备强大的 Wi-Fi 和蓝牙功能，以及出色的射频性能。

双核 Wi-Fi & BT/BLE 模组

特性

两个可以单独控制的 CPU 内核，时钟频率可调，范围从 80 MHz 到 240 MHz

+19.5 dBm 天线端输出功率，确保良好的覆盖范围

传统蓝牙支持 L2CAP，SDP，GAP，SMP，AVDTP，AVCTP，A2DP (SNK) 和 AVRCP (CT) 协议

低功耗蓝牙 (BLE) 支持 L2CAP, GAP, GATT, SMP, 和 GATT 之上的 BluFi, SPP-like 协议等

低功耗蓝牙连接智能手机，发送低功耗信标，方便检测

睡眠电流小于 5 μA，适用于电池供电的可穿戴电子设备

集成 4 MB flash

外设包括电容式触摸传感器，霍尔传感器，低噪声放大器，SD 卡接口，以太网，高速 SPI，UART，I2S 和 I2C

通过 RF 认证以及软件协议认证

nrf24l01

nRF24L01是由NORDIC生产的工作在2.4GHz~2.5GHz的ISM 频段的单片无线收发器芯片。无线收发器包括：频率发生器、增强型“SchockBurst”模式控制器、功率放大器、晶体振荡器、调制器和解调器。

简介

输出功率频道选择和协议的设置可以通过SPI 接口进行设置。几乎可以连接到各种单片机芯片，并完成无线数据传送工作。

极低的电流消耗：当工作在发射模式下发射功率为0dBm 时电流消耗为11.3mA ，接收模式时为12.3mA，掉电模式和待机模式下电流消耗更低。

应用领域

● 无线鼠标 键盘 游戏机操纵杆

● 无线门禁

● 无线数据通讯

● 安防系统

● 遥控装置

● 遥感勘测

● 智能运动设备

● 工业传感器

● 玩具

性能参数

◆ 小体积，QFN20 4x4mm封装

◆ 宽电压工作范围，1.9V~3.6V，输入引脚可承受5V电压输入

◆ 工作温度范围，-40℃～+80℃

◆ 工作频率范围，2.400GHz～2.525GHz

◆ 发射功率可选择为0dBm、-6dBm、-12dBm和-18dBm

◆ 数据传输速率支持1Mbps、2Mbps [1]

◆ 低功耗设计，接收时工作电流12.3mA，0dBm功率发射时11.3mA，掉电模式时仅为900nA

◆ 126个通讯通道，6个数据通道，满足多点通讯和调频需要

◆ 增强型“ShockBurst”工作模式，硬件的CRC校验和点对多点的地址控制

◆ 数据包每次可传输1～32Byte的数据

◆ 4线SPI通讯端口，通讯速率最高可达8Mbps，适合与各种MCU连接，编程简单

◆ 可通过软件设置工作频率、通讯地址、传输速率和数据包长度

◆ MCU可通过IRQ引脚块判断是否完成数据接收和数据发送

原理图

电路原理

nRF24L01原理图

引脚定义

nRF24L01引脚定义

接线图

nRF24L01与5V单片机的连接(只适用于高阻口)

兼容性编辑

nRF24L01 可以兼容nRF2401A、nRF24L01+、nRF24LE1、nRF24LU1等无线模块。

nRF24L01+

nRF24L01+(或称nRF24L01P)是nRF24L01的低功耗优化版，同时增加了250Kbps通讯速率的支持。nRF24L01与nRF24L01+之间可互用代码(除极少部分需要修改外)和互相通讯。

nRF2401A

nRF2401A与nRF24L01和nRF24L01+之间可完成相互通讯，前提是它们之间必须工作在相同的工作模式下。比如工作频率、传输速率、地址、数据包长度和CRC校验方式。

nRF24LE1

nRF24LE1、nRF24LU1也可以同nRF24L01之间完成通讯。通讯建立条件同nRF2401A。