原创性声明
本文的核心思想及方案设计实现均为本文作者原创，除了文中特别加标注的
地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写过的研究成果。
电子设计题目：智能婴儿摇篮
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智能婴儿摇篮
摘要：本系统是基于 STM32F103ZET6 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。
关键字: 婴儿健康,生理状况,STM32,WiFi,微信 APP,语音控制
Smart baby cradle
Abstract: This system is a smart baby cradle, which is base on a 32-bit
ARM Cortex MCU, detecting baby physiological feature, sleeping gesture
and environmental parameter. In the meantime, it would have a series of
response to protect the baby and could be a new-style of guard against
theft. This system contain STM32F103ZET6, ESP8266, NRF24l01, lark7618,
App, computer software, wechat, camera and a series of sensor. Using all
of this device and sensor, make sure the whole system work well.
Keyword: baby health, physiological feature, STM32, WIFI, Wechat, APP,
speech control.
2
1 系统方案 .................................................................. 1
1.1 基本方案论证 ........................................................... 1
1.2 本系统方案 ............................................................. 1
2 功能指标 .................................................................. 2
3 实现原理 .................................................................. 3
3.1 系统硬件主要组成部分 ................................................... 3
3.1.1
STM32F103ZET6 ........................................................ 3
3.1.2
ESP8266 WiFi 无线模块 ................................................ 4
3.1.3
NRF24l01 2.4G 无线通信模块 ........................................... 5
3.1.4
TFT 触摸液晶显示屏 ................................................... 6
3.1.5
Lark7618 语音交互 WiFi 模块 ........................................... 7
3.1.6
OV7725 摄像头模块 .................................................... 8
3.1.7
L298N 电机驱动模块 ................................................... 9
3.1.8
继电器模块 .......................................................... 10
3.1.9
电源模块 ............................................................ 11
3.1.10
睡姿检测模块 ..................................................... 12
3.1.11
传感器模块 ....................................................... 14
3.2 系统软件主要组成部分 .................................................. 17
3.2.1
婴儿摇篮 APP（自制） ................................................ 17
4 硬件总体框图 ............................................................. 19
5 软件流程 ................................................................. 20
6 测试方案 ................................................................. 21
6.1 测试设备 .............................................................. 21
6.2 测试数据 .............................................................. 21
6.2.1
语音控制-机智云测试数据 ............................................. 21
6.2.2
微信 APP 测试数据 .................................................... 22
6.3 测试分析 .............................................................. 22
6.4 实现功能 .............................................................. 22
7 特色创新 ................................................................. 24
7.1 创新性 ................................................................ 24
7.2 实用性 ................................................................ 24
8 附录 ..................................................................... 25
8.1 含源代码和程序（一部分） .............................................. 25
8.2 扩展应用系统电路图 .................................................... 30
8.2.1
外设功能接口 ........................................................ 30
8.2.2
语音模块拓展接口 .................................................... 31
8.2.3
睡姿阻抗缓冲器 ...................................................... 32
3
8.2.4
3.2 寸 TFTLCD 触摸屏接口 ............................................. 33
8.2.5
电源模块接口 ........................................................ 34
8.3 作品操作说明 .......................................................... 35
8.3.1
使用场景一 .......................................................... 35
8.3.2
使用场景二 .......................................................... 35
8.3.3
使用场景三 .......................................................... 35
8.3.4
使用场景四 .......................................................... 36
8.3.5
使用场景五 .......................................................... 36
8.3.6
使用场景六 .......................................................... 36
8.3.7
使用场景七 .......................................................... 36
8.3.8
使用场景八 .......................................................... 36
8.3.9
使用场景九 .......................................................... 36
8.4 应用资料与参考文献目录 ................................................ 36
1
1 系统方案
1.1 基本方案论证
方案一：由 STM32F103ZET6 作为主控芯片， WiFi 和 NRF24l01 作为无线数
据传输模块， Lark7618 语音交互 WiFi 模块作为语音识别控制模块。自主开发
的 APP、上位机软件、微信 APP。STM32F103ZET6 主控模块主要用以收集各个传
感器模块数据并且将其数据实时显示到 TFT 液晶屏上并根据数据通过控制继电
器开关来启动或者关闭相应的装置，也可触摸控制。WiFi、NRF24l01 主要用于
微信、APP、上位机跟单片机的通信。Lark7618 语音交互 WiFi 模块用于对装置
的语音控制。自主开发的 APP 和上位机分别用于手机和电脑实时监测婴儿状况并
控制各项装置的开启状态。微信 APP 除了监测控制还用于接收摄像头拍摄照片。
方案二：由 STC12C5A32 作为主控芯片，Zigbee 和蓝牙作为无线数据传输模
块，SYN6288 作为语言播放模块，APP 通过蓝牙与单片机通信，用 12864 液晶显
示屏作为操作界面。
综上所述，方案一较方案二功能更加智能和完善，操作更加简便，且 STM32
单片机处理速度更快，足以满足我们作品的需求。虽方案二价格较为便宜，开发
周期较短，但是处理速度和功能不能满足我们作品的要求。最终我们选定方案二
作为我们作品的设计方案。
1.2 本系统方案
本系统采用 STM32F103ZET6 进行全局控制，通过 WiFi 模块和 NRF24l01 模块
进行节点之间的通信。
1) WiFi 模块通过 STM32F103ZET6 编程设计实现单片机与手机的通信，可
用自主开发的 APP 和微信 APP 控制查看传感器数据并控制相应装置的
运行，并且微信可以接收到婴儿的实时照片。
2) NRF24l01 模块通过 STM32F103ZET6 编程设计实现单片机与电脑的无线
通信。监控各个装置的开关和传感器的数据，并且发送婴儿及其环境
情况至电脑上位机显示。
3) TFT 液晶显示屏实时显示婴儿生理状况和周围环境参数，如婴儿的体
温，体重、被窝温度、环境的温湿度、CO 的浓度（二手烟浓度）。同时
可触摸按键界面控制暖奶瓶、负离子、加湿器、电热毯、电机等的开
关。
4) 弯曲度传感器的睡姿检测。本系统根据聚脂镀铝薄膜的导电性和个个
点之间电阻值的不同，自己制作了弯曲度传感器，通过在摇篮上各个
点安装的弯曲度传感器，判断婴儿摇篮的各个受力点的受力大小来检
测婴儿的睡姿
