智能婴儿摇摇床的设计

张可，王哲

（山西省运城市康杰中学，山西运城，044000）

0 引言

中国是全球的人口大国，每年约有每年约有2千万婴儿出生。随着社会的快速进步，生活质量的不断提高，人们对于婴儿产品的应用需求越来越高[1,2]。作为一种最为常用的婴儿产品—婴儿床受到众多父母亲的关注与重视。同时，现如今快节奏的生活方式让初为人父母的家长在照顾婴儿和日常工作的兼顾性问题上显得疲惫不堪[3,4]。目前传统的婴儿床采用四足固定或者轮式结构，仅仅能够满足婴儿的基本睡眠要求。在婴儿尿湿后无法及时通知父母，在婴儿啼哭时无法代替父母去哄孩子等问题，尤其是在夜间会给父母带来极大的不方便[5]。为此，本文设计一种智能婴儿摇摇床，旨在有效地帮助父母解决上述问题。

1 总体设计方案

本文所设计的智能婴儿摇摇床整体设计方案如图1所示。当婴儿醒来时，首先通过声音检测传感器对父母进行提醒，达到婴儿睡眠与否状态的监控；同时智能床采用电动机连接一个摆臂带动自动缓慢摇摆，且伴随轻轻的摇篮曲或录下来的母亲的关爱声，帮助婴儿再次进行再次睡眠。对于婴儿的大小便，通过安装的温湿度感应器对婴儿的床被进行实时检测，并通过GSM模块向父母或看护人员发送短信，用以提醒进行处理。而且温度传感器实时检测婴儿床的被窝温度，可判断是否盖好被子。此外还需具备设置模块，根据每位婴儿和家长的实际需求进行功能设置。

2 系统主要模块的设计

■2.1 基于GSM的短信发送模块

GSM短信发送模块用以发送婴儿的状态信息，让家长能够实时获取婴儿的睡眠状态。本文采用具有高集成度的TC35i芯片作为GSM短消息的发送模块。目前该芯片在短消息通知功能上应用最为广泛。当孩子尿湿时会自动给父母发送一条通知短信，用以提醒家长及时更换尿布；当孩子醒来发出啼哭声时，在自动给父母发送一条通知短信的同时，启动摇床助睡模块，代替父母对孩子进行摇哄。本文所设计GSM模块电路如图2所示。

图2 TC35i模块连接电路

■2.2 尿湿检测模块

尿湿检测主要通过传感器来检测婴儿床内被褥的湿度来实现。本文采用具有数字信号输出的一款温湿度传感器DHT22来获取被褥的湿度信息，同时它的温度传感部分可以通过温度检测来反映婴儿是否将被子盖好。该传感器具有灵敏度高、稳定好等优点。本文所设计的尿湿检测模块如图3所示。

图3 尿湿检测模块电路

■2.3 婴儿睡眠状态检测模块

婴儿睡眠与否的检测主要是通过声音分贝的检测来完成。该模块具有数字和模拟两种输出端口，由于婴儿睡觉的地方都比较安静，当孩子啼哭时就显得声音比较大，通过咪头采集声音信号，由于采集到的信号比较小，同时还带有噪声，所以通过运放进行放大滤波处理，单片机通过ADC采集，当大于阈值的时间超过预定时间时认为婴儿醒了。

■2.4 人机交互模块

在与计算机交互的过程中，少不了显示屏的功劳。在调试时也必然少不了通过显示屏来显示一些参数。采用基于ILI9325控制器、分辨率为320×240的彩色液晶显示屏。在调试过程中需要实时查看传感器采集回来的数据，为此，本文使用蓝牙通信模块与计算机上位机进行无线数据通信，如图4所示。

图4 蓝牙模块（左）与显示屏（右）

3 系统测试

整体系统的软件流程如图5所示。

图5 软件流程图

本文所设计完成的智能婴儿床如图6所示。

图6 智能婴儿床

在对婴儿床系统设计完成之后，对其进行基本功能的测试。针对本所设计的多个模块，着重进行了睡眠状态检测、尿湿检测和GSM短信发送模块的误报率和漏报率。通过实验观察其成功率和准确率，具体测试结果如表1所示。

表1 功能检测结果

4 结论

本文所设计的智能婴儿床具备多种功能，在保障婴儿睡眠质量的前提下，有效地减轻了婴儿父母的监护负担，为婴儿提供更为舒适的睡眠环境，使父母的生活质量有所提高。经过测试，本文所设计的婴儿床各个检测功能的漏报率和误报率仅为5%，从而说明其具有较强的稳定性，具有一定的应用与推广价值。

* [1]龙峻,朱剑芳,谭花花,等.远程智能婴儿床研究设计[J].科学导报 ,2015(13):78—78.

* [2]谢斌盛,邝维威.智能调控婴儿床的设计与实现[J].现代电子技术 ,2013(5):125—127.

* [3]李尊杰,肖楷乐,陆舒楠.基于单片机和传感器的婴儿智能监护系统[J].电子制作,2014(17):89—89.

* [4]李凯, 杜勇前, 王启志. 一种新型的非接触式尿湿检测装置的设计[J]. 微型机与应用, 2014(7):87—90.

* [5]何怡, 蔡桂清, 雷旭琴,等. 简易无线婴儿监护装置的设计[J].