一種雙功能踢被報警器設計

丁旭光 陳玉娟 任瀟 鄭泰

【摘 要】孩子睡覺踢被是父母防不勝防的事情，使得很多的父母不能安心的休息，從而帶來不能安心工作等一系列的問題。孩子也常常因此受涼感冒。文章通過電子智能信息技術來實現溫度，運動，信號及傳感功能實現一個更加全面化功能的踢被報警器。運用電子信息技術幫助家長解決孩子踢被問題。

【關鍵詞】踢被;電子信息技術;功能模塊化;陀螺儀;單片機

中圖分類號：Z? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：J文章編號： 2095-2457（2019）06-0032-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.06.010

【Abstract】The children's sleep kick is a parents thing to prevent， so many parents can not rest at ease， which brings about a series of problems such as work security. Children often catch cold because of this. The article realizes the function of temperature， motion， signal and sensing through the electronic intelligence information technology to achieve a more comprehensive function of the kick alarm. Use electronic information technology to help parents solve childrens kicking problems.

【Key words】Kick; Electronic information technology; Function modularization; Gyroscopes; Single chip

本文設計的是一種結合運動與體溫的踢被報警器，當孩子進入睡眠后，報警器開始工作，首先檢測孩子睡覺時是否運動，孩子沒有運動的時候，一切正常;當孩子運動了，其次進行檢測孩子的體溫，溫度沒有變化時，報警器也不會有什么變化，當溫度變化時，報警器就會有變化，通過藍牙或者無線傳輸到父母的設備上，提醒父母孩子踢被了。采用運動與體溫相結合的形式，可以解決單一作用的不足，如孩子運動了不一定踢被和所測的溫度可能是被子內溫度，從而減小判斷的誤差，而且發聲源遠離孩子，這樣報警器傳出的警報聲就不會影響到孩子的睡眠，使得父母與孩子都能很好的休息。

1 踢被報警器的研究背景及意義

1.1 研究背景

孩子健康成長，是每個父母的心愿。兒童正處于身體發育期，睡覺的時候體溫會升高，正常蓋被的情況下會感覺到熱，而兒童會比成人有更多的翻身動作，出現踢被等動作。孩子睡覺踢被卻是父母防不勝防的事情，使得很多的父母不能安心的休息，從而帶來不能安心工作等一系列的問題。孩子也常常因此受涼感冒，甚至導致其他的問題。

1.2 踢被報警器產品現狀

為了解決孩子睡覺踢被這個問題，市場上也設計了很多的產品，比如有睡袋，光感報警，紅外報警（感應毯）等，但是睡袋的透氣性差，而且睡袋可能潮濕，嬰兒還會有束縛感：對于光感報警：這個必須要開個小燈，就算是晚上也會相當于一個白天的狀態，這個會影響孩子的睡眠和發育;至于感應毯，小孩容易出汗從而導致危險，而且小孩睡覺可能是毯子折疊而誤判。在這些基礎上后來有了報警器，原先市場上的踢被報警器是通過夾子夾在被子上的，但是這個角度不好控制，有時候被子被踢開了但夾子還夾在被子上面，，從而使孩子因誤報或不報而感冒。為了解決這個問題，后來設計了一種溫度報警器，但是這種報警器會受到被子里溫度的影響，從而導致小孩踢了被子但是報警器沒檢測出來，而且報警器發出的聲音直接通過報警器發出，這會吵醒孩子甚至嚇到孩子。

1.3 研究意義

運用現代數字技術通過選擇電路使各模塊之間緊密聯系，在減少孩子因踢被子而感冒的幾率的同時使父母晚上能安心休息，不影響第二天的工作。低廉的造價降購買的金額，環保的材料讓千萬家庭安心的選擇。目前，本產品應用于兒童的睡眠，將產品稍加改進，對年紀大的老人也是適用的。這使得我們的生活更加便捷智能，父母不用去擔心孩子因踢被子而生病，也不會因此而感到睡眠的不足。

2 研究的目標及主要內容

2.1 研究目標

產品性能好，低功耗，超長蓄電，使用時間長;體積小，輕便，可穿戴;溫度可調性大，可以根據氣候自行調節報警的溫度，更靈敏，且音量可調節，調節的上下分貝幅度之間經檢測均合格。

2.2 主要內容

通過電子智能信息技術來實現溫度，運動，信號及傳感功能實現一個更加全面化功能的踢被報警器。該設計運用數字電路及控制電路方式，通過熱敏電阻來測量溫度差以及振動來感應人體運動相結合的模塊而引發輸出電路（報警裝置）再通過藍牙和無線技術實現實時與智能設備的傳輸。通過電子智能信息技術來實現溫度，運動，信號及傳感功能實現一個更加全面化功能的踢被報警器。這個器材最初采用電池供電，暫不支持充電功能，充電電池（鋰電池）固定在模型中會存在空間問題以及安全問題。該設計中關于運動模塊和溫度模塊的結合如此：當使用者佩戴該產品時，開啟實時監控狀態，當使用者運動時相對應的運動模塊檢測到振動，但報警器不會產生反應，除非溫度模塊檢測到了恒值溫度產生大幅度變化（溫度差超過設定值）時，報警器發生報警，實現兩個模塊控制一個輸出。出于對嬰兒們睡眠時無意識的動作（踢被行為）讓其受涼，導致大多數家長們不能第一時間關注到寶寶們的健康而擔憂，故設計此款產品，能有效實時反饋給家長們寶寶是否有踢被并且影響到了寶寶的熟睡質量。

3 設計研究技術路線

3.1 整體設計方案

由陀螺儀組成的運動模塊可以精確測量目標的運動加速度，藍牙模塊將陀螺儀感應器檢測的數據上傳到數據處理模塊，數據處理模塊通過事先設定好的數據判斷目標是否超過正常值（正常睡眠狀態）。若超過正常值，數據處理模塊對溫度模塊下達工作指令，溫度檢測裝置測量被子里外溫度并將數據傳輸到數據處理模塊，若溫度模塊檢測數據超過5℃，數據處理模塊下達警報器工作指令，警報器設置在父母的房間，警報聲設置為嬰兒啼哭聲（母親對嬰兒的啼哭聲的感應超過其他聲音）。

3.2 應用技術

3.2.1 運動模塊

運動模塊由陀螺儀傳感器和藍牙組成。陀螺儀傳感器是一個簡單易用的基于自由空間移動和手勢的定位和控制系統，三軸陀螺儀最大的作用就是"測量角速度，以判別物體的運動狀態，所以也稱為運動傳感器"。加速度計是慣性導航和慣性制導系統的基本測量元件之一，加速度計本質上是一個振蕩系統，安裝于運動載體的內部，可以用來測量載體的運動加速度。MEMS類加速度計的工作原理是當加速度計連同外界物體（該物體的加速度就是待測的加速度）一起作加速運動時，質量塊就受到慣性力的作用向相反的方向運動。質量塊發生的位移受到彈簧和阻尼器的限制，通過輸出電壓就能測得外界的加速度大小。

3.2.2 數據處理模塊

數據處理模塊由單片機和無線網絡設備組成。單片機是一種集成電路芯片，是采用超大規模集成電路技術把具有數據處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存無線網絡在無線局域網的范疇是指“無線相容性認證”，實質上是一種商業認證，同時也是一種無線聯網技術，以前通過網線連接電腦，而無線保真則是通過無線電波來連網;常見的就是一個無線路由器，那么在這個無線路由器的電波覆蓋的有效范圍都可以采用無線保真連接方式進行聯網，如果無線路由器連接了一條ADSL線路或者別的上網線路，則又被稱為熱點。無線網絡是一種能夠將個人電腦、手持設備（如PDA、手機）等終端以無線方式互相連接的技術。

3.2.3 溫度模塊

溫度模塊由熱敏電阻和藍牙4.0組成。熱敏電阻器是敏感元件的一類，按照溫度系數不同分為正溫度系數熱敏電阻器（PTC）和負溫度系數熱敏電阻器（NTC）。熱敏電阻器的典型特點是對溫度敏感，不同的溫度下表現出不同的電阻值。正溫度系數熱敏電阻器（PTC）在溫度越高時電阻值越大，負溫度系數熱敏電阻器（NTC）在溫度越高時電阻值越低，它們同屬于半導體器件。

3.2.4 報警模塊

報警模塊由揚聲器和振動器組成。揚聲器是揚聲器單元的簡稱，也可簡稱單元，又稱“喇叭”。是電聲換能器件，在電聲領域很常見。揚聲器在電聲系統中是一個較薄弱的組件，卻又是一個重要組件。揚聲器的種類繁多，而且價格相差很大。音頻電能通過電磁、壓電或靜電效應，使其紙盆或膜片振動周圍空氣造成音響。振動器如圖所示，手機振動器就是由一個微型的普通電動機加上一個凸輪，也叫偏心輪、離心輪、振動端子、平衡輪，大部分電動機外部還包有橡膠套，主要起到減振和輔助固定作用，以及提醒人們。

4 結束語

在現代電子信息技術的快速發展的推動下，單片微處理器已廣泛應用于儀器，醫療設備和工業控制領域，在降低成本的同時，給人們帶來更精確的控制與管理。本文主要設計研究一款雙功能防踢被報警器，結合市場上已有的產品的優缺點，運用單片機的功能模塊化，方便對設計產品的檢測和維修，降低了研發和制造成本使更多家庭感受現代科學技術。

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