【分享】智能儿童陪伴成长系统

曲文卓

智能儿童陪伴成长系统
一、作品简介
本作品为中南大学19组设计开发的智能儿童陪伴成长系统，硬件核心采用迪文EKT043开发板，搭载T5L双核主控与4.3寸电容触控IPS屏，外接DHT11数字温湿度传感器，基于DGUS组态工具与Keil C语言完成软硬件联合开发。
系统集成六大核心功能：小猫、小象、小鸟三种宠物形象一键切换、跳绳/高抬腿/蹲起运动动画带练、儿童百科问答、寓言故事阅读、脑筋急转弯互动、室内温湿度实时监测。整体界面采用卡通明亮风格，交互逻辑简单，低龄儿童可独立操作。所有故事、题库、动画资源本地存储，无需联网运行，能避免网络不良信息，同时融合环境监测、早教学习、运动引导、趣味陪伴多种功能，适用于家庭室内儿童日常自主陪伴与启蒙学习。
系统运行稳定，硬件接线简单，软硬件可二次修改拓展，兼具实用性、趣味性与安全性。
二、工作原理
（一）硬件组成与接线图解说明
整套设备分为主控交互模块、环境感知模块两部分：
1. 主控模块：迪文EKT043开发板，集成触控显示屏、Flash、TF卡插槽、多组串口与IO口，负责接收触控指令、传感器数据运算、屏幕变量通信；
2. 感知模块：DHT11温湿度传感器，采用单总线通信，三线接线方案：VCC接开发板5V供电、GND与主板共地、DATA数据引脚接入单片机P1.7端口。
图解文字说明：开发板5V引脚连接传感器电源端，共地引脚消除信号干扰，P1.7 IO口负责双向读取温湿度原始数据，屏幕与主控板一体化集成，无需额外接线。
（二）整体运行逻辑
1. 输入环节：儿童点击屏幕触控按键，下发对应功能指令至主控；
2. 数据采集环节：主控周期性调用DHT11驱动函数读取温湿度数据，校验数据完整性；
3. 通信传输环节：通过sys_write_vp通信函数，将温湿度数值、动画控制变量、界面切换参数传输至迪文显示屏；
4. 显示输出环节：屏幕根据变量地址刷新画面，切换宠物形象、播放循环运动动画、展示问答与故事文本、动态更新温湿度数字，完成整套人机交互闭环。
分模块工作原理
1. 温湿度监测：传感器采集原始数据→单片机校验处理→写入屏幕指定变量地址→屏幕数字区域实时刷新；
2. 运动带练：运动连续帧打包为ICL动画，按键修改变量0x4000数值，控制动画播放与停止；
3. 形象切换、题库阅读：触控按键切换本地图片、文本资源，离线调取素材展示，无需网络加载。
三、设计思路
（一）设计过程
1. 需求调研：调研传统儿童陪伴产品痛点，市面上多数玩具缺少环境监测、知识问答、运动引导功能，内容单一枯燥，儿童长期观看短视频缺乏线下活动，由此确定多功能一体化智能陪伴设备开发方向；
2. 硬件选型：选用迪文EKT043开发板，依托DGUS可视化组态降低图形界面开发难度；搭配低成本DHT11传感器，仅需三根导线即可完成环境数据采集；
3. UI界面设计：遵循儿童友好、操作简便两大原则，采用卡通柔和配色，页面分层布局，顶部放置温湿度显示区，中部展示宠物形象，底部排布六大功能按键，取消复杂多级菜单；
4. 分模块开发：团队分工并行开发，分别完成温湿度采集驱动、运动动画控制、形象切换、百科/故事/脑筋急转弯题库模块，单独调试各功能后进行整机软硬件联调；
5. 优化迭代：针对调试出现的动画卡顿、屏幕闪屏、温湿度数据波动等问题优化程序，增加数据滤波、按键防抖逻辑，同时规划软硬件升级拓展方案。
四、演示视频
视频链接：链接: https://yun.139.com/shareweb/#/w/i/2vMBPsLedasi7
提取码: 8r8s
五、附件上传