DIY智能搖床，實(shí)現(xiàn)嬰兒健康監(jiān)護(hù)，提供設(shè)計(jì)方案、軟硬件架構(gòu)

一、項(xiàng)目概述

1.1 項(xiàng)目摘要

嬰兒安睡寶是基于STEVAL-MK1062V2開(kāi)發(fā)套件的一個(gè)智能搖床。它通過(guò)利用開(kāi)發(fā)板上的傳感器，增加電機(jī)，GPRS，音樂(lè)播放和聲音傳感器來(lái)對(duì)嬰兒睡眠環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)并控制，使嬰兒在一個(gè)溫暖舒適的環(huán)境成長(zhǎng)。

1.2 項(xiàng)目背景

睡眠對(duì)于嬰兒的成長(zhǎng)發(fā)育起著至關(guān)重要的作用。事實(shí)上，1歲前的嬰幼兒每天至少有16小時(shí)是在睡覺(jué)中度過(guò)的，這是由于他們的腦部還沒(méi)有完全發(fā)育成熟，很容易疲勞入睡。而且只有充足的睡眠，才能保證各組織器官的發(fā)育和成熟。否則，對(duì)腦組織的成熟及各器官的生長(zhǎng)發(fā)育都是不利的。一個(gè)良好的睡眠環(huán)境是睡眠質(zhì)量的保證,傳統(tǒng)的搖床只是提供一個(gè)睡眠地方，并未對(duì)監(jiān)測(cè)和改善嬰兒的睡眠環(huán)境，它至少存在以下缺陷：

1. 當(dāng)今社會(huì)的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，年輕的父母白天要工作晚上還要照顧寶寶睡覺(jué)，這已經(jīng)嚴(yán)重影響了他們的休息。如何既能減輕父母的負(fù)擔(dān)，又能夠照顧好寶寶休息成為亟待解決的問(wèn)題。

2. 寶寶在家睡覺(jué)，家長(zhǎng)去外面買菜或臨時(shí)出門做點(diǎn)事，這時(shí)寶寶突然醒來(lái)家長(zhǎng)卻不知道，寶寶有可能出現(xiàn)各種危險(xiǎn)。

3. 嬰兒的大腦是脆弱的，當(dāng)有如手機(jī)，無(wú)線對(duì)講機(jī)等大功率設(shè)備在嬰兒旁邊工作時(shí)其產(chǎn)生的輻射必然會(huì)對(duì)大腦的發(fā)育產(chǎn)生影響。如何在發(fā)現(xiàn)輻射時(shí)通知家長(zhǎng)保障嬰兒的睡眠質(zhì)量是需要考慮的問(wèn)題。

4. 溫度、濕度等天氣條件也是影響寶寶睡眠質(zhì)量的重要因素。如果能夠根據(jù)嬰兒的睡眠情況自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)，使其到達(dá)一個(gè)理想的睡眠環(huán)境，將會(huì)使嬰兒發(fā)育更加良好。

針對(duì)以上這些問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)了本“嬰兒安睡寶”，旨在為嬰兒提供一個(gè)舒適、健康的睡眠環(huán)境，同時(shí)解決家長(zhǎng)帶寶寶的經(jīng)驗(yàn)基本為零，且工作節(jié)奏快，時(shí)間少，缺乏嬰幼兒護(hù)理方面的相關(guān)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)等問(wèn)題。

二、需求分析

2.1 功能要求

本嬰兒安睡寶的功能為：

1. 寶寶從睡夢(mèng)中醒來(lái)后，必定會(huì)翻轉(zhuǎn)晃動(dòng)，陀螺儀，加速度計(jì)通過(guò)搖床晃動(dòng)幅度和加速度判斷嬰兒是否醒來(lái)，然后通過(guò)GPRS通知家長(zhǎng)，同時(shí)電機(jī)控制搖床搖動(dòng)，播放兒歌或講故事，使得寶寶再次安靜入睡。

2. 當(dāng)手機(jī)或大功率電器靠近搖床，電磁輻射物對(duì)必然對(duì)地磁產(chǎn)生影響，地磁力計(jì)通過(guò)檢測(cè)地磁的變化達(dá)到對(duì)輻射的監(jiān)測(cè)。然后發(fā)出警報(bào)，避免輻射源靠近。

3. 壓力和溫度傳感器對(duì)環(huán)境氣壓、溫度等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，超出適宜的溫度、壓力值時(shí)將提醒家長(zhǎng)，并立刻調(diào)節(jié)空調(diào)的輸出，重新讓嬰兒感到舒適。

4. 聲音傳感器監(jiān)測(cè)嬰兒的哭聲，當(dāng)哭聲超過(guò)一定限度，或持續(xù)一定時(shí)間時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)通知家長(zhǎng)。

5. 根據(jù)嬰兒的睡眠習(xí)慣，本安睡寶能夠記錄下多次睡眠的數(shù)據(jù)，通過(guò)模糊算法和內(nèi)置小型專家系統(tǒng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)適合不同寶寶的 搖床晃動(dòng)頻率、睡眠溫度等。

2.2 性能標(biāo)準(zhǔn)

整個(gè)系統(tǒng)的核心采用STM32來(lái)完成。通過(guò)溫度傳感器、濕度傳感器、地磁傳感器、加速傳感器、陀螺儀以及聲音傳感器對(duì)寶寶睡眠環(huán)境和睡眠質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在出現(xiàn)異常情況時(shí)，本系統(tǒng)能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)并通知家長(zhǎng)。

同時(shí)，本系統(tǒng)內(nèi)置了模糊算法和小型的專家系統(tǒng)，在每次寶寶入睡時(shí)自動(dòng)記錄本次睡眠的各種數(shù)據(jù)：如進(jìn)入睡眠的時(shí)間，當(dāng)前溫度，搖床晃動(dòng)頻率，角度等。通過(guò)多次的測(cè)量和數(shù)據(jù)的積累，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)找到不同寶寶喜愛(ài)的睡眠環(huán)境，適應(yīng)不同寶寶的需要。