智能嬰兒搖搖床的設(shè)計

張可，王哲

（山西省運城市康杰中學(xué)，山西運城，044000）

0 引言

中國是全球的人口大國，每年約有每年約有2千萬嬰兒出生。隨著社會的快速進步，生活質(zhì)量的不斷提高，人們對于嬰兒產(chǎn)品的應(yīng)用需求越來越高[1,2]。作為一種最為常用的嬰兒產(chǎn)品—嬰兒床受到眾多父母親的關(guān)注與重視。同時，現(xiàn)如今快節(jié)奏的生活方式讓初為人父母的家長在照顧嬰兒和日常工作的兼顧性問題上顯得疲憊不堪[3,4]。目前傳統(tǒng)的嬰兒床采用四足固定或者輪式結(jié)構(gòu)，僅僅能夠滿足嬰兒的基本睡眠要求。在嬰兒尿濕后無法及時通知父母，在嬰兒啼哭時無法代替父母去哄孩子等問題，尤其是在夜間會給父母帶來極大的不方便[5]。為此，本文設(shè)計一種智能嬰兒搖搖床，旨在有效地幫助父母解決上述問題。

1 總體設(shè)計方案

本文所設(shè)計的智能嬰兒搖搖床整體設(shè)計方案如圖1所示。當嬰兒醒來時，首先通過聲音檢測傳感器對父母進行提醒，達到嬰兒睡眠與否狀態(tài)的監(jiān)控；同時智能床采用電動機連接一個擺臂帶動自動緩慢搖擺，且伴隨輕輕的搖籃曲或錄下來的母親的關(guān)愛聲，幫助嬰兒再次進行再次睡眠。對于嬰兒的大小便，通過安裝的溫濕度感應(yīng)器對嬰兒的床被進行實時檢測，并通過GSM模塊向父母或看護人員發(fā)送短信，用以提醒進行處理。而且溫度傳感器實時檢測嬰兒床的被窩溫度，可判斷是否蓋好被子。此外還需具備設(shè)置模塊，根據(jù)每位嬰兒和家長的實際需求進行功能設(shè)置。

2 系統(tǒng)主要模塊的設(shè)計

■2.1 基于GSM的短信發(fā)送模塊

GSM短信發(fā)送模塊用以發(fā)送嬰兒的狀態(tài)信息，讓家長能夠?qū)崟r獲取嬰兒的睡眠狀態(tài)。本文采用具有高集成度的TC35i芯片作為GSM短消息的發(fā)送模塊。目前該芯片在短消息通知功能上應(yīng)用最為廣泛。當孩子尿濕時會自動給父母發(fā)送一條通知短信，用以提醒家長及時更換尿布；當孩子醒來發(fā)出啼哭聲時，在自動給父母發(fā)送一條通知短信的同時，啟動搖床助睡模塊，代替父母對孩子進行搖哄。本文所設(shè)計GSM模塊電路如圖2所示。

圖2 TC35i模塊連接電路

■2.2 尿濕檢測模塊

尿濕檢測主要通過傳感器來檢測嬰兒床內(nèi)被褥的濕度來實現(xiàn)。本文采用具有數(shù)字信號輸出的一款溫濕度傳感器DHT22來獲取被褥的濕度信息，同時它的溫度傳感部分可以通過溫度檢測來反映嬰兒是否將被子蓋好。該傳感器具有靈敏度高、穩(wěn)定好等優(yōu)點。本文所設(shè)計的尿濕檢測模塊如圖3所示。

圖3 尿濕檢測模塊電路

■2.3 嬰兒睡眠狀態(tài)檢測模塊

嬰兒睡眠與否的檢測主要是通過聲音分貝的檢測來完成。該模塊具有數(shù)字和模擬兩種輸出端口，由于嬰兒睡覺的地方都比較安靜，當孩子啼哭時就顯得聲音比較大，通過咪頭采集聲音信號，由于采集到的信號比較小，同時還帶有噪聲，所以通過運放進行放大濾波處理，單片機通過ADC采集，當大于閾值的時間超過預(yù)定時間時認為嬰兒醒了。

■2.4 人機交互模塊

在與計算機交互的過程中，少不了顯示屏的功勞。在調(diào)試時也必然少不了通過顯示屏來顯示一些參數(shù)。采用基于ILI9325控制器、分辨率為320×240的彩色液晶顯示屏。在調(diào)試過程中需要實時查看傳感器采集回來的數(shù)據(jù)，為此，本文使用藍牙通信模塊與計算機上位機進行無線數(shù)據(jù)通信，如圖4所示。

圖4 藍牙模塊（左）與顯示屏（右）

3 系統(tǒng)測試

整體系統(tǒng)的軟件流程如圖5所示。

圖5 軟件流程圖

本文所設(shè)計完成的智能嬰兒床如圖6所示。

圖6 智能嬰兒床

在對嬰兒床系統(tǒng)設(shè)計完成之后，對其進行基本功能的測試。針對本所設(shè)計的多個模塊，著重進行了睡眠狀態(tài)檢測、尿濕檢測和GSM短信發(fā)送模塊的誤報率和漏報率。通過實驗觀察其成功率和準確率，具體測試結(jié)果如表1所示。

表1 功能檢測結(jié)果

4 結(jié)論

本文所設(shè)計的智能嬰兒床具備多種功能，在保障嬰兒睡眠質(zhì)量的前提下，有效地減輕了嬰兒父母的監(jiān)護負擔(dān)，為嬰兒提供更為舒適的睡眠環(huán)境，使父母的生活質(zhì)量有所提高。經(jīng)過測試，本文所設(shè)計的嬰兒床各個檢測功能的漏報率和誤報率僅為5%，從而說明其具有較強的穩(wěn)定性，具有一定的應(yīng)用與推廣價值。

* [1]龍峻,朱劍芳,譚花花,等.遠程智能嬰兒床研究設(shè)計[J].科學(xué)導(dǎo)報 ,2015(13):78—78.

* [2]謝斌盛,鄺維威.智能調(diào)控嬰兒床的設(shè)計與實現(xiàn)[J].現(xiàn)代電子技術(shù) ,2013(5):125—127.

* [3]李尊杰,肖楷樂,陸舒楠.基于單片機和傳感器的嬰兒智能監(jiān)護系統(tǒng)[J].電子制作,2014(17):89—89.

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* [5]何怡, 蔡桂清, 雷旭琴,等. 簡易無線嬰兒監(jiān)護裝置的設(shè)計[J].