李冰冰 吉林工商學(xué)院

基于STC89C51單片機的智能書包設(shè)計與開發(fā)

李冰冰 吉林工商學(xué)院

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，兒童安全問題一直是社會的熱點話題之一。本文基于STC89C51單片機，設(shè)計了一款不僅可以對書包的壓力進行實時監(jiān)測，同時還能進行安全預(yù)警的智能書包。該智能書包以單片機STC89C51為主控芯片，結(jié)合相關(guān)傳感器技術(shù)，實現(xiàn)安全減負的功能，彌補了現(xiàn)有書包存在的缺陷。

STC89C51 傳感器 安全

1 引言

由于兒童是弱勢群體，其自我防范和自我保護意識相對較弱，因此兒童安全問題一直都是社會的熱點話題。保護孩子安全，是每個父母面臨的重要問題，也是國家的棘手事情之一，它不僅是父母的職責(zé)，更是學(xué)校和社會的共同職責(zé)。除此之外隨著人們物質(zhì)生活的提高，但小孩子的身高依舊是一些家庭的關(guān)鍵問題，而長期背負過重則對兒童的身高產(chǎn)生較大的影響。目前社會各方為了有效解決這個問題，積極倡導(dǎo)教育部門減壓，但效果并不是很明顯。

國內(nèi)外專家針對智能書包的開發(fā)與設(shè)計進行了大量研究，如2015年美國研究了一款集GPS定位、照明燈及數(shù)字存儲等功能于一體的公文包；2016年胡譯勻等采用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位以及CDMA等技術(shù)實現(xiàn)對其位置信息進行實時監(jiān)控，極大地擴展了其安全保障范圍；2017年孫彥邦等提出了一款基于REID的智能書包，該書包采用傳感器與電子標(biāo)簽技術(shù)，從而實現(xiàn)實時獲取書包信息的功能?；谝陨涎芯?，本文研究的智能書包同時從兒童安全與減負這兩個角度出發(fā)，為兒童設(shè)計了一款不僅可以對書包的壓力進行實時監(jiān)測，同時還能進行安全預(yù)警的智能書包。

2 設(shè)計概述及目的

為了有效解決這些問題，本文擬設(shè)計的智能書包主要包括以下幾個功能：

①距離報警功能：近年來社會上關(guān)于拐賣孩子的事件頻頻發(fā)生，而距離報警功能能夠在孩子由于貪玩離開父母視線或被不法分子帶走時，讓書包立刻會發(fā)出報警聲，來提示父母和周圍的人注意危險，從而減少兒童失蹤案件。該功能主要用來進行距離測試，當(dāng)兒童與家長距離超過設(shè)定數(shù)值時，自動進行報警，同時當(dāng)兒童遇到困難時，還可以按下相關(guān)按鈕，發(fā)出警報聲，引起路人注意，從而達到安全保護的作用。

②壓力報警功能：書包重量過重，會影響到小孩子的健康發(fā)育，書包的肩部背帶上分別裝有壓力傳感器，檢測書包過重，會向主人發(fā)出警示，注意壓力過重，提示適當(dāng)減輕重量，保證兒童健康。該功能可以根據(jù)每個不同年齡階段適應(yīng)的壓力對書包過重進行減壓提示，從而防止青少年彎腰駝背等身高問題。

③GPS全球定位功能：在外出游玩，逛街以及其它活動中，由于父母不可能每時每刻讓子女都在自己的視線內(nèi)，因此難免會出現(xiàn)子女走失這種情況，GPS定位功能能夠讓父母準確的判斷出子女的方向、距離，從而通過一定的路徑找到子女。該功能可以滿足家長對子女具體位置實時定位的要求，防止兒童丟失等問題。

④防落水功能：該功能可以使得書包能夠以最快的速度充滿氣體，形成一個救生圈，有效防止了孩子溺水的危險狀況。保障了兒童的健康與安全。讓孩子有一個健康快樂的童年。

3 智能書包模塊分析與設(shè)計

該智能書包結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，主要包括以下幾個組成部分：

主控芯片：STC89C51。本文采用STC89C51作為主控芯片，該芯片是一款采用8051內(nèi)核的系統(tǒng)可編程芯片，其最高工作時鐘頻率為80MHz，片上集成512字節(jié)RAM，具有在系統(tǒng)可編程特性且速度快，是高速、低功耗的新一代8051單片機。

電源設(shè)計：蓄電池或者太陽能供電裝置。本設(shè)計在書包內(nèi)部設(shè)置太陽能供電裝置，可通過太陽能為系統(tǒng)提供所需能源。

安全防護：GPS定位裝置及距離檢測裝置。

傳感器部分：壓力傳感器、溫濕度傳感器。

報警部分：報警裝置、防落水裝置。

圖1 結(jié)構(gòu)框圖

4 總結(jié)

本設(shè)計是制作一個基于STC89C51單片機的智能書包，與傳統(tǒng)書包相比，使用方便，在現(xiàn)有書包基礎(chǔ)上結(jié)合傳感器、太陽能供電以及GPS定位等技術(shù)，從兒童安全與減負這兩個角度出發(fā)，為兒童設(shè)計了一款不僅可以對書包的壓力進行實時監(jiān)測，同時還能進行安全預(yù)警的智能書包。

[1]馬麗.安全書包保學(xué)生安全[J].現(xiàn)代營銷:創(chuàng)富信息版，2011(1):25-25.

[2]胡譯勻，程茂宇.基于北斗定位的大熊貓智能學(xué)生書包設(shè)計與實現(xiàn)[J].數(shù)字通信世界，2016(12):51-53.

[3]孫邦彥，劉冬冬，陳柱江，等.基于RFID電子標(biāo)簽的智能書包的設(shè)計[J].科技視界，2017(5):176-177.

李冰冰(1989—)，女，漢族，籍貫：吉林省，研究生，助教，吉林工商學(xué)院，研究方向：實踐教學(xué)改革，數(shù)字信號處理。