嬰兒監(jiān)護器的設(shè)計與實現(xiàn)

魏晨威 魏 穎

(沈陽工學院信息與控制學院，遼寧 撫順 113122)

1 設(shè)計背景

嬰兒早期的成長離不開周圍舒適的環(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、濕度會直接影響到嬰兒的休息和學習，也會間接性影響嬰兒的身體狀態(tài)。室內(nèi)環(huán)境中的一些化學物質(zhì)的揮發(fā)(化妝品、空氣清新劑等)也會對嬰兒造成呼吸道等疾病的傷害。而且，如果嬰兒在睡眠時被驚醒，就會產(chǎn)生分離焦慮。嬰兒長期處于分離焦慮階段，他的身心就會受到影響，睡眠不好，易受驚擾，食欲不良，甚至出現(xiàn)行為問題。如果這種狀態(tài)過重、過長會影響嬰兒的智力、個性和社會適應性的發(fā)展。

1.1 國內(nèi)外現(xiàn)狀

目前國內(nèi)外在嬰兒監(jiān)護方面的設(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，分為兩個部分：看護器和監(jiān)控中心。一般看護器都放在嬰兒房間或其他嬰兒經(jīng)常出現(xiàn)的場所，通過無線信號把嬰兒活動情況實時傳送到監(jiān)控器或者父母手機上。由于國外的小孩獨立性很強，所以在國外，父母都將孩子單獨放在房間中讓其培養(yǎng)獨立能力，嬰兒監(jiān)護器可以為嬰兒提供安全環(huán)境。因此監(jiān)護系統(tǒng)在國外使用很普遍。在國內(nèi)，由于大部分家庭居住面積不大以及傳統(tǒng)習慣問題，使用監(jiān)護系統(tǒng)的比較少。近年來，隨著人們生活水平的提高和安全意識的增強，很多家庭、幼兒園都安裝了相關(guān)的監(jiān)護系統(tǒng)。因此，嬰兒監(jiān)護系統(tǒng)在國內(nèi)的發(fā)展前景是非常好的。

1.2 嬰兒監(jiān)護器的價值

嬰兒監(jiān)護器的出現(xiàn)，擺脫了傳統(tǒng)意義上的照顧嬰兒。它通過智能、先進的科學技術(shù)，既能保證嬰兒的安全問題，還可以有效地監(jiān)護孩子的一舉一動，有助于家長更好地看護嬰兒，也可以給家長節(jié)省更多可利用的寶貴時間，提高了家長的生活自由。在反應速度方面，嬰兒監(jiān)護器可以比家長更快地發(fā)現(xiàn)嬰兒的不適狀況。快速的反應能力高效地保證了嬰兒的安全問題。另一方面，因為嬰兒監(jiān)護器具有遠距離通訊功能[8]，如果安裝了嬰兒監(jiān)護器，家長就可以隨時隨地觀察嬰兒的一舉一動，還不用常常去查看嬰兒的身體狀況，不會打擾到寶寶休息，為寶寶提供了一個安全可靠的休息環(huán)境，具有極高的功能價值。

2 系統(tǒng)器件的選擇

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

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

(2)體溫檢測功能電路中需實現(xiàn)實時檢測嬰兒體溫，并當嬰兒出現(xiàn)體溫異常時做出警報動作，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)聲音分貝檢測電路需實現(xiàn)當嬰兒睡醒后出現(xiàn)吵鬧時及時發(fā)現(xiàn)并報警的功能，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電路。

(4)監(jiān)聽電路需實現(xiàn)對嬰兒房間聲音的實時采集和播報，并需要實現(xiàn)隔房監(jiān)聽的功能，因其需要隔房且該功能因環(huán)境影響會出現(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)無線通訊功能需實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的無線傳輸，因需要考慮監(jiān)護器與監(jiān)聽器的距離以及隔房問題，傳感器需滿足信號強數(shù)據(jù)不丟失等問題，所以在模塊選擇上采用了型號為DRF1607H的2.4G無線通訊模塊。

(6)語音播報電路需實現(xiàn)語音播報功能，當單片機發(fā)送不同數(shù)據(jù)時需播報不同的語音，所以在電路選擇方面采用了以NVC語音芯片為核心的語音播報系統(tǒng)。

3 結(jié)論

此次設(shè)計中，對器件的選擇以及對各個器件功能的了解和使用都讓筆者對這些元器件加深了理解，在確定了方案之后，經(jīng)過焊接、測試和調(diào)試等一系列過程，也遇到不少難題，比如程序的改寫調(diào)試以及測試中頻繁出現(xiàn)一些小問題等，但是在同學和老師的幫助下，這些難題迎刃而解，最終設(shè)計得以順利實現(xiàn)。這次設(shè)計實現(xiàn)了任務(wù)書所要求實現(xiàn)的功能，完成了無線傳輸通訊、播報溫濕度以及嬰兒吵鬧、監(jiān)護器不工作時監(jiān)聽器報警等功能，此設(shè)計可以廣泛應用于家庭、醫(yī)院等場所。