專利名稱：嬰幼兒搖籃床微電腦控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電腦控制裝置，特別是CPU用于嬰幼兒搖籃及搖床的多功能自動控制器。
背景技術(shù)：
目前我們見到的嬰幼兒搖籃多數(shù)仍是傳統(tǒng)的手搖或腳踏的，它基本上需人工全天候看管，給看護的老年人消耗很大體力。為減輕負擔，有許多實現(xiàn)自動化的搖籃問世。例如CN1295815A提出一種由開關(guān)控制的電動式自動搖籃，這種電動搖籃雖然能降低看護嬰幼兒體力消耗，但仍有許多不足之處，如驅(qū)動裝置包括電動機、偏心輪和曲柄機構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，既笨重又不安全，再是開關(guān)控制由人工操作，自動化程度低，人為出錯在所難免，雖然有遙控開關(guān)，但不能遠程操作，還需有人看護，無法實現(xiàn)無人的自動化管理看護，特別是當幼兒睡醒時，在不哭不叫情況下翻身往外爬，存在意外潛在危險，因此搖籃傾斜報警等應(yīng)急措施缺少不了。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是依據(jù)目前自動搖籃所存在的缺陷，設(shè)計一種由微電腦控制的多功能管理的嬰幼兒搖籃床控制裝置，以適應(yīng)懸掛式電動搖籃床的工作需要。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是嬰幼兒搖籃床微電腦控制器，它包括電源電路、CPU主控電路、信號輸入電路和控制輸出電路，其特征在于CPU主控電路的輸入端分別接有按鍵輸入電路、搖擺跟蹤電路、搖籃傾斜檢測電路和嬰兒哭聲檢測電路；CPU主控電路的輸出端分別接有搖籃搖擺驅(qū)動電路和四音和弦音樂播放及音量控制電路。
CPU主控電路內(nèi)存有對上述各電路進行控制和管理的程序軟件，使搖籃工作達到智能化管理。系統(tǒng)采用工業(yè)控制用的MCS-51系列兼容單片機作為微控制器，操作和管理程序軟件設(shè)于CPU芯片的存貯器內(nèi)，以控制輸入各種采集信號，輸出控制信號實施操作指令或中斷請求優(yōu)先執(zhí)行等指令，實現(xiàn)本機設(shè)定的哭聲啟動、定時搖擺、傾斜報警和音樂播放及音量控制等功能。
本發(fā)明與現(xiàn)有電控搖籃技術(shù)相比，突出優(yōu)點是可以根據(jù)嬰兒的不同體重(比如嬰兒體重隨年齡增加)或被褥不同重量自適應(yīng)調(diào)整驅(qū)動模式，使搖籃運行平穩(wěn)、搖擺舒適；實現(xiàn)智能化操作管理，使操作簡單、安全可靠，既減少看管嬰兒的勞動強度和精神負擔，又使嬰幼兒睡眠好，有助于兒童的發(fā)育和成長。


圖1為本發(fā)明的設(shè)計電路框圖；圖2為本發(fā)明實施電路圖；圖3為搖擺驅(qū)動電路連接圖；圖4為CPU主控電路工作流程圖。
上述圖中，1為電源電路，2為指燈電路，3為按鍵控制電路，4為CPU主控電路，5為四和弦音樂及功放電路，6為搖籃搖擺驅(qū)動電路，7為搖擺跟蹤電路，8為搖籃傾斜檢測電路，9為嬰兒哭聲檢測電路，10為控制器盒，11為左線圈L1，12為外圈引出線，13為干簧管S1，14為內(nèi)圈引出線，15為右線圈L2。
實施例與實施方式描述微機控制器設(shè)在方形塑料盒10內(nèi)，懸掛在搖籃床前端，盒內(nèi)的正面為按鍵面板，中間為線路板，后背為磁性驅(qū)動區(qū)，如圖3所示，由2個平行的線圈組成，左線圈為L1，右線圈為L2，它們與設(shè)于搖籃前端與吊桿下端的永久磁鐵相對應(yīng)。當線圈11或15產(chǎn)生的磁場力與永久磁鐵相吸(或相斥)產(chǎn)生推動力，也就是使搖籃均速擺動的力。左線圈11與右線圈12之間水平設(shè)置一干簧管13即S1，用于跟蹤搖籃的擺速和擺幅。搖籃床由2只吊桿懸掛在支架上，便于用較小的力量啟動。
按鍵盤3的正面設(shè)電源控制開關(guān)K1、搖擺控制開關(guān)K3、音樂播放開關(guān)K2和音量控制開關(guān)K4，電源開關(guān)控制整個線路板和磁力線圈的電源。搖籃搖擺開關(guān)帶有搖擺力度調(diào)節(jié)控制功能，音樂播放開關(guān)K2為四和弦音樂電路及功放控制開關(guān)，音量控制為高、中、低音控制開關(guān)K4。
CPU主控電路選用MCS-51系列兼容芯片，如89C51、SMC88112或PD789014等，晶振3～6MHz，外圍輸入輸出電路結(jié)構(gòu)功能參看圖1和圖3進行描述。
電源電路1由外接電源電路和后備電池組成，三極管Q3、二極管D2、D3、K1、R16及CPU的12和17組成的電源開關(guān)，控制整個供電線路，以減少功耗，延長后備電池壽命，Q1與C10～C13組成的穩(wěn)壓電源，給CPU提供+5V工作電源。
嬰兒哭聲檢測電路9由微聲傳感器件MIC、運算放大電路IC1、三極管Q4、二級管D8、電容C9、C19、電阻R1～R7、R10～R12、R17，電位器VR1和發(fā)光二極管LED4所組成，調(diào)節(jié)VR1可控制傳感信號大小，信號經(jīng)IC1放大后由Q4再放大接入CPU的13腳輸入。
搖擺跟蹤電路7由CPU和接于CPU的11腳的位置檢測傳感器S1組成，但搖擺跟蹤信號只有當設(shè)于搖籃一端的永久磁鐵(如鐵氧體)擺動時S1才有信號輸入。
搖籃搖擺驅(qū)動電路6為一組左右相互對稱的推挽驅(qū)動電路，分左搖驅(qū)動電路和右搖驅(qū)動電路，左搖驅(qū)動電路由CPU的7腳、三極管Q6、Q7、Q9、線圈L1、電阻R26、R28、R32及發(fā)光管LED1和穩(wěn)壓管Z1組成。右搖驅(qū)動電路由三極管Q5、Q8、Q10，線圈L2、電阻R27、R29、R32及發(fā)光管LED2和穩(wěn)壓管Z2組成。Z1和Z2為抗反電動勢元件；由于推挽驅(qū)動電路的對稱性使線圈L1和L2產(chǎn)生磁力相等方向相反，與搖籃一端固定的永久磁鐵產(chǎn)生力量相等方向相反的搖擺推力。
搖籃傾斜檢測電路8由CPU和接于CPU的11腳的位置檢測傳感器S1組成，本實施例采用干簧管13，但傾斜檢測信號只有當設(shè)定搖籃擺幅達到25度時間持續(xù)大于5秒時，CPU才發(fā)出設(shè)定報警信號。
位置檢測傳感器S1的開關(guān)信號由永久磁鐵擺動幅度和擺動速度(頻率)所決定，跟蹤信號由左搖驅(qū)動電路，搖擺位置檢測傳感器S1、右搖驅(qū)動電路與CPU主控電路串聯(lián)成閉環(huán)跟蹤系統(tǒng)，當擺動幅度結(jié)合擺動速度(頻率)變化時S1感應(yīng)信號由CPU的11腳輸入后與CPU存儲器內(nèi)所設(shè)定信號相比較，CPU輸出一個適當信號至推挽驅(qū)動電路使線圈L1和L2磁作力產(chǎn)生相應(yīng)變化，使搖擺驅(qū)動系統(tǒng)和搖籃重心的變化保持一致，從而恒定搖籃的擺幅，使搖籃達到最佳擺動效果。如果搖籃傾斜至大于25度并持續(xù)5秒時，表示搖籃嚴重傾斜存在危險，干簧管S1向CPU輸入信號，CPU的6腳輸出信號通過三極管Q2導(dǎo)通，使蜂鳴器BZ1發(fā)出BiBiBi報警聲，提醒監(jiān)護人注意。
四音和弦音樂播放電路由Q3和MUSIC集成電路及外圍電阻電容及LED3組成，MUSIC是多組四音和弦搖籃曲存儲器，有多首不同風(fēng)格世界名曲，風(fēng)琴級圓潤音質(zhì)，悅耳動聽，有效呵護嬰兒稚嫩的聽覺。
三級音量控制電路由CPU的18、16腳、三極管Q11、Q12運算放大IC2、揚聲器SPK及外圍電阻電容組成，音量控制由按鍵K4輸入不同開關(guān)信號，使Q12導(dǎo)通，Q11不導(dǎo)通時控制較小的音量輸出，使Q11導(dǎo)通Q12不導(dǎo)通時控制適中的音量輸出，使Q11/Q12不導(dǎo)通時控制較大的音量輸出。
指示燈電路3由設(shè)在上述各功能電路中發(fā)光二極管LED1～LED4組成，指示各電路工作狀態(tài)。
主控CPU的智能控制和管理功能由存貯在CPU的存儲器中的控制和管理軟件實現(xiàn)，程序流程圖如圖4所示，以下結(jié)合圖1和圖4簡述其控制和管理功能，CPU主控電路的智能控制和管理軟件由預(yù)先設(shè)計編制的功能模塊存在只讀存貯器中，這些功能模塊有嬰兒哭聲檢測模塊，搖擺模塊、放音模塊、閉環(huán)跟蹤控制模塊，擺幅控制和傾斜報警模塊，15分鐘定時模塊和音量控制模塊等，上述功能模塊各種組合構(gòu)成CPU自動控制管理程序。
閉環(huán)跟蹤控制系統(tǒng)由CPU、與CPU輸入端相連的搖擺跟蹤電路7和與CPU輸出端相連的搖籃左右搖擺驅(qū)動電路6及存于CPU內(nèi)的閉環(huán)跟蹤軟件模塊將搖擺跟蹤電路7和搖籃搖擺驅(qū)動電路6串聯(lián)成閉路跟蹤控制系統(tǒng)。由CPU內(nèi)部設(shè)定的搖擺控制軟件模塊控制搖擺驅(qū)動或停止驅(qū)動占空比達到控制搖籃均勻擺幅目的，按鍵K3和CPU控制搖擺驅(qū)動電路的功率大小。搖擺負載不小于15公斤，分普遍級和加強級。
在系統(tǒng)供電正常情況下，按下電源開關(guān)K1時，K2、K3和K4處于等待狀態(tài)，若MIC微音傳感器檢測到嬰兒哭聲，15分鐘定時模塊啟動，其中一路是搖擺模塊啟動驅(qū)動電路工作，搖籃擺動，搖擺跟蹤電路工作，同人推動搖籃一樣驅(qū)動電路正反交互加力，使搖籃均勻擺動；若嬰兒翻爬搖籃，搖籃傾斜大于25度5秒鐘，啟動報警器報警；擺動設(shè)定15分鐘到，搖擺驅(qū)動電路停止工作。另一路是啟動放音模塊，放音電路工作自動放音至15分鐘后停止。
另一種工作的軟件程序是在自動程序中插入人為控制，只要按下K2～K4任一按鍵，即為中斷自動程序，優(yōu)先執(zhí)行按鍵指令，CPU執(zhí)行完按鍵指令后，能按工作流程圖自動跟蹤完成循環(huán)監(jiān)控。流程圖中輸出帶N或Y的多數(shù)棱形框圖都可人為插入控制信號，以改變工作順序進行人為調(diào)節(jié)和控制。其工作流程參見圖4，不一一例舉。
權(quán)利要求1.嬰幼兒搖籃床微電腦控制器，它包括電源電路(1)、CPU主控電路(4)、信號輸入電路和控制輸出電路，其特征在于CPU主控電路的輸入端分別接有按鍵輸入電路(3)、搖擺跟蹤電路(7)、搖籃傾斜檢測電路(8)和嬰兒哭聲檢測電路(9)，CPU主控電路(4)的輸出端分別接有搖籃搖擺驅(qū)動電路(6)和四音和弦音樂播放及音量控制電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嬰幼兒搖籃床微電腦控制器，其特征在于由CPU、與CPU輸入端相連的搖擺跟蹤電路(7)，和與CPU輸出端相連的搖籃左、右搖擺驅(qū)動電路(6)及存于CPU內(nèi)的閉環(huán)跟蹤軟件模塊組成串聯(lián)閉環(huán)跟蹤控制系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的嬰幼兒搖籃床微電腦控制器，其特征是由按鍵K3和CPU內(nèi)部設(shè)定的搖擺控制軟件模塊控制搖擺驅(qū)動電路的功率大小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嬰幼兒搖籃床微電腦控制器，其特征是搖籃搖擺跟蹤電路(7)搖籃傾斜檢測電路(8)由CPU和接于CPU的11腳的位置檢測傳感器S1組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的嬰幼兒搖籃床微電腦控制器，其特征是左搖擺驅(qū)動電路由三極管Q6、Q7、Q9，線圈L1、電阻R26、R28、R32及LED1組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的嬰幼兒搖籃床微電腦控制器，其特征是右搖擺驅(qū)動電路由三極管Q5、Q8、Q10、線圈L2、電阻R27、R29、R32及LED2組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嬰幼兒搖籃床微電腦控制器，其特征是嬰兒哭聲檢測電路(9)由微聲傳感器MIC，運算放大電路IC1、三極管Q4、二極管D8、電容C9、C19、電阻R1～R7、R10～R12、R17電位器VR1和發(fā)光二極管LED4組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嬰幼兒搖籃床微電腦控制器，其特征是四音和弦音樂控制電路由Q3和MUSIC音樂集成電路及外圍電阻電容和LED3組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嬰幼兒搖籃床微電腦控制器，其特征是音量控制電路由三極管Q11、Q12功率放大器IC2電聲器SPK及外圍電阻電容組成。
專利摘要嬰幼兒搖籃床微電腦控制器，包括CPU、輸入和輸出電路，輸入端分別接入按鍵輸入電路、搖擺跟蹤電路、搖籃傾斜電路和嬰兒哭聲檢測電路、輸出端分別接有搖籃驅(qū)動電路和音樂播放及音量控制電路；由CPU和其輸入端的搖擺跟蹤電路、輸出端的搖籃搖擺電路及存于CPU內(nèi)的閉環(huán)跟蹤模塊組成串聯(lián)閉環(huán)跟蹤系統(tǒng)。CPU主控板內(nèi)存有對上述各電路進行控制和管理的程序軟件，使搖籃床始終工作在最佳狀態(tài)，達到智能化管理。操作簡單，運行平穩(wěn)，安全可靠。既能減少看管嬰幼兒的勞動強度和精神負擔，又能使搖籃搖擺舒適，嬰幼兒睡眠好，有利于兒童的發(fā)育和成長。
文檔編號G05B13/02GK2690925SQ0321029
公開日2005年4月6日 申請日期2003年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月2日
發(fā)明者陳乾坤, 楊述閎, 胡教明 申請人:寧波大拇指兒童用品有限公司