基于MSP430單片機的嬰兒睡眠監(jiān)護系統(tǒng)

本系統(tǒng)為便攜式系統(tǒng)，采用電池供電，需要進行低功耗設(shè)計。只有在單片機檢測到測量信號超過閾值時，射頻芯片才發(fā)射信號，否則nRF 24L01處于掉電狀態(tài)降低功耗。

2.4 聲光報警模塊

本設(shè)計的目的是將嬰兒的尿濕信息和啼哭信息通過無線傳輸?shù)姆绞?，送到監(jiān)護人隨身攜帶的裝置(如腕帶)，此部件接收到信號，使裝置上的報警器工作。本系統(tǒng)在接收端采用聲光兩級報警，首先發(fā)光提醒，30s后如果監(jiān)護人沒有關(guān)閉提醒，蜂鳴器就會發(fā)出聲音提醒，蜂鳴器的音量可以調(diào)節(jié)。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1 系統(tǒng)主流程

該系統(tǒng)軟件設(shè)計包括尿濕啼哭測量模塊的軟件設(shè)計和接收報警模塊的軟件設(shè)計，主要流程圖見圖5、6。尿濕啼哭測量模塊通電后首先完成系統(tǒng)初始化，多點測溫模塊完成溫度測量，當(dāng)各點溫度均保持等于環(huán)境溫度超過5分鐘系統(tǒng)斷電;否則進行濕度和聲音的測量。當(dāng)測得的濕度聲音信號超過閾值時就啟動射頻芯片，發(fā)送無線信號，然后系統(tǒng)進入低功耗模式，等待模塊被關(guān)閉或按鍵再次啟動。接收報警模塊接收到報警信號后首先啟動光電報警，30 s后若未被關(guān)閉則啟動聲音報警直至按鍵終止。

圖5 檢測模塊流程圖


圖6 接受報警模塊流程圖

3.2 聲音檢測流程

嬰兒哭聲頻率一般在中頻段且大于1 500 Hz，因此要求能夠過濾大人的語音等聲音。但是濾波以后的聲音也不一定是嬰兒哭聲，因此同時還要求檢測幅度，只有頻率和幅度同時都滿足條件才會報警，以達(dá)到更高的精度。

濾波部分由自定義帶通濾波函數(shù)實現(xiàn)，在頻帶(LowFreq，HighFreq)范圍內(nèi)的信號再由幅度檢測函數(shù)檢測信號幅度是否大于門限值Voice _T。如果小于門限值則忽略，如果大于門限值，則啟動射頻芯片，發(fā)送信號使聲光報警模塊報警。門限值可以供使用者白行調(diào)整，以適應(yīng)不同需要。

4 系統(tǒng)測試

針對本項目的幾個模塊，著重測量啼哭檢測和尿濕檢測模塊的誤報率和漏報率。一般家庭嬰兒室與接收點最遠(yuǎn)不到25 m，以25 m距離進行尿濕和啼哭檢測，觀察其發(fā)射接收的成功率和準(zhǔn)確性，具體實驗結(jié)果如表1所示。

從實驗結(jié)果中可以看出該系統(tǒng)的抗干擾能力、穩(wěn)定性和可靠性都能滿足一般的使用要求，具有一定的推廣價值。

5 結(jié)論

針對現(xiàn)實中照顧嬰兒的困難，設(shè)計了基于MSP430的集啼哭檢測、尿濕檢測功能的低功耗嬰兒睡眠監(jiān)護系統(tǒng)，并且針對市面上產(chǎn)品的缺點進行改進，方便家長及時照顧嬰兒。試驗證明該嬰兒睡眠監(jiān)護系統(tǒng)可靠性高，實用性較強，功耗小，并且可供長期使用，方便維護以及拓展更多功能，具有產(chǎn)品化意義。