魏晨威 魏 穎

(沈陽(yáng)工學(xué)院信息與控制學(xué)院，遼寧 撫順 113122)

1 設(shè)計(jì)背景

嬰兒早期的成長(zhǎng)離不開(kāi)周圍舒適的環(huán)境，而且生活環(huán)境中能夠影響嬰兒前期發(fā)育的因素有很多。溫度、濕度會(huì)直接影響到嬰兒的休息和學(xué)習(xí)，也會(huì)間接性影響嬰兒的身體狀態(tài)。室內(nèi)環(huán)境中的一些化學(xué)物質(zhì)的揮發(fā)(化妝品、空氣清新劑等)也會(huì)對(duì)嬰兒造成呼吸道等疾病的傷害。而且，如果嬰兒在睡眠時(shí)被驚醒，就會(huì)產(chǎn)生分離焦慮。嬰兒長(zhǎng)期處于分離焦慮階段，他的身心就會(huì)受到影響，睡眠不好，易受驚擾，食欲不良，甚至出現(xiàn)行為問(wèn)題。如果這種狀態(tài)過(guò)重、過(guò)長(zhǎng)會(huì)影響嬰兒的智力、個(gè)性和社會(huì)適應(yīng)性的發(fā)展。

1.1 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀

目前國(guó)內(nèi)外在嬰兒監(jiān)護(hù)方面的設(shè)備、系統(tǒng)很多，但參差不齊。很多產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)大同小異，分為兩個(gè)部分：看護(hù)器和監(jiān)控中心。一般看護(hù)器都放在嬰兒房間或其他嬰兒經(jīng)常出現(xiàn)的場(chǎng)所，通過(guò)無(wú)線信號(hào)把嬰兒活動(dòng)情況實(shí)時(shí)傳送到監(jiān)控器或者父母手機(jī)上。由于國(guó)外的小孩獨(dú)立性很強(qiáng)，所以在國(guó)外，父母都將孩子單獨(dú)放在房間中讓其培養(yǎng)獨(dú)立能力，嬰兒監(jiān)護(hù)器可以為嬰兒提供安全環(huán)境。因此監(jiān)護(hù)系統(tǒng)在國(guó)外使用很普遍。在國(guó)內(nèi)，由于大部分家庭居住面積不大以及傳統(tǒng)習(xí)慣問(wèn)題，使用監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的比較少。近年來(lái)，隨著人們生活水平的提高和安全意識(shí)的增強(qiáng)，很多家庭、幼兒園都安裝了相關(guān)的監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。因此，嬰兒監(jiān)護(hù)系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展前景是非常好的。

1.2 嬰兒監(jiān)護(hù)器的價(jià)值

嬰兒監(jiān)護(hù)器的出現(xiàn)，擺脫了傳統(tǒng)意義上的照顧嬰兒。它通過(guò)智能、先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，既能保證嬰兒的安全問(wèn)題，還可以有效地監(jiān)護(hù)孩子的一舉一動(dòng)，有助于家長(zhǎng)更好地看護(hù)嬰兒，也可以給家長(zhǎng)節(jié)省更多可利用的寶貴時(shí)間，提高了家長(zhǎng)的生活自由。在反應(yīng)速度方面，嬰兒監(jiān)護(hù)器可以比家長(zhǎng)更快地發(fā)現(xiàn)嬰兒的不適狀況?？焖俚姆磻?yīng)能力高效地保證了嬰兒的安全問(wèn)題。另一方面，因?yàn)閶雰罕O(jiān)護(hù)器具有遠(yuǎn)距離通訊功能[8]，如果安裝了嬰兒監(jiān)護(hù)器，家長(zhǎng)就可以隨時(shí)隨地觀察嬰兒的一舉一動(dòng)，還不用常常去查看嬰兒的身體狀況，不會(huì)打擾到寶寶休息，為寶寶提供了一個(gè)安全可靠的休息環(huán)境，具有極高的功能價(jià)值。

2 系統(tǒng)器件的選擇

為滿足實(shí)現(xiàn)功能的完整性與準(zhǔn)確性，根據(jù)功能對(duì)器件的選擇做出如下選擇，具體器件選擇如下：

(1)尿床檢測(cè)功能電路中需實(shí)現(xiàn)嬰兒在尿床后及時(shí)檢測(cè)并將數(shù)據(jù)發(fā)送至單片機(jī)，要求濕度檢測(cè)模塊具有極高的靈敏度和高效的反應(yīng)速度，所以在傳感器使用方面使用了DHT11溫濕度傳感器。

(2)體溫檢測(cè)功能電路中需實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)嬰兒體溫，并當(dāng)嬰兒出現(xiàn)體溫異常時(shí)做出警報(bào)動(dòng)作，要求傳感器具有精確的靈敏度和穩(wěn)定性，所以在選擇上使用了DS18B20溫度傳感器。

(3)聲音分貝檢測(cè)電路需實(shí)現(xiàn)當(dāng)嬰兒睡醒后出現(xiàn)吵鬧時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并報(bào)警的功能，需要電路具有分貝比較功能，所以在電路選擇方面采用了以LM393芯片為核心的分貝檢測(cè)電路。

(4)監(jiān)聽(tīng)電路需實(shí)現(xiàn)對(duì)嬰兒房間聲音的實(shí)時(shí)采集和播報(bào)，并需要實(shí)現(xiàn)隔房監(jiān)聽(tīng)的功能，因其需要隔房且該功能因環(huán)境影響會(huì)出現(xiàn)失真情況，所以為更好地滿足要求，在模塊方面采用了新型FM發(fā)射模塊和FM調(diào)音調(diào)頻發(fā)射模塊。

(5)無(wú)線通訊功能需實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸，因需要考慮監(jiān)護(hù)器與監(jiān)聽(tīng)器的距離以及隔房問(wèn)題，傳感器需滿足信號(hào)強(qiáng)數(shù)據(jù)不丟失等問(wèn)題，所以在模塊選擇上采用了型號(hào)為DRF1607H的2.4G無(wú)線通訊模塊。

(6)語(yǔ)音播報(bào)電路需實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音播報(bào)功能，當(dāng)單片機(jī)發(fā)送不同數(shù)據(jù)時(shí)需播報(bào)不同的語(yǔ)音，所以在電路選擇方面采用了以NVC語(yǔ)音芯片為核心的語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)。

3 結(jié)論

此次設(shè)計(jì)中，對(duì)器件的選擇以及對(duì)各個(gè)器件功能的了解和使用都讓筆者對(duì)這些元器件加深了理解，在確定了方案之后，經(jīng)過(guò)焊接、測(cè)試和調(diào)試等一系列過(guò)程，也遇到不少難題，比如程序的改寫調(diào)試以及測(cè)試中頻繁出現(xiàn)一些小問(wèn)題等，但是在同學(xué)和老師的幫助下，這些難題迎刃而解，最終設(shè)計(jì)得以順利實(shí)現(xiàn)。這次設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了任務(wù)書(shū)所要求實(shí)現(xiàn)的功能，完成了無(wú)線傳輸通訊、播報(bào)溫濕度以及嬰兒吵鬧、監(jiān)護(hù)器不工作時(shí)監(jiān)聽(tīng)器報(bào)警等功能，此設(shè)計(jì)可以廣泛應(yīng)用于家庭、醫(yī)院等場(chǎng)所。