目前大多數(shù)家庭還是主要依靠家人時(shí)時(shí)刻刻看守著孩子，這就造成了父母正常工作、休息等的不便。同時(shí)，因?yàn)閶雰簺]有行為能力，若嬰兒在尿濕、踢被、翻身和睡醒等狀態(tài)時(shí)能夠及時(shí)地被發(fā)覺，父母就可以及時(shí)采取相應(yīng)的處理措施。為此本文以微處理器為核心，結(jié)合外圍電路檢測嬰兒實(shí)時(shí)狀態(tài)，并且引用遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)原理，融合視頻監(jiān)護(hù)的技術(shù)，設(shè)計(jì)了一個(gè)多功能的嬰兒睡眠監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)功能及原理

本系統(tǒng)采用ATMEL公司生產(chǎn)的高性能ATmega64單片機(jī)作為微處理器，包含尿濕檢測、翻身檢測、踢被檢測、感光檢測、溫濕度檢測、體溫檢測、語音提示、振動提示和彩燈撫慰等部分。其中采用尿濕感應(yīng)墊檢測嬰兒是否尿床；利用紅外發(fā)射接收技術(shù)檢測嬰兒是否踢被。當(dāng)檢測的信息超出正常范圍時(shí)，單片機(jī)將控制語音芯片，實(shí)時(shí)播放報(bào)警信息。此外系統(tǒng)采用溫濕度傳感器檢測環(huán)境溫度和濕度、采用非接觸式紅外傳感器檢測嬰兒體溫的功能。在報(bào)警提醒方面，在實(shí)現(xiàn)語音報(bào)警的同時(shí)，考慮到在環(huán)境嘈雜情況下語音信息不能清晰地傳遞，系統(tǒng)添加了振動提示；根據(jù)環(huán)境的不同可以設(shè)定不同的報(bào)警方式。

微處理器一方面利用上述外圍電路采集嬰兒實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，另一方面通過無線傳輸?shù)姆绞脚c上位機(jī)(Web服務(wù)器)進(jìn)行串口通信，上位機(jī)將嬰兒實(shí)時(shí)狀態(tài)及嬰兒視頻信息通過IIS服務(wù)對外發(fā)布，實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)。系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。



2 系統(tǒng)功能單元設(shè)計(jì)

2.1 尿濕檢測單元

尿濕檢測部分采用有一定阻值的特制墊子檢測信號。嬰兒躺在這種墊子上，墊子通過引線連到單片機(jī)帶A/D轉(zhuǎn)換的I/O端口上(EMI1是信號輸出腳)。因自身有一定阻值，所以會有初始電壓。通過對端口電壓值的A/D采樣處理，可以根據(jù)實(shí)際情況智能設(shè)計(jì)尿濕報(bào)警門限值，避免了普通開關(guān)式測量帶來的誤判。當(dāng)嬰兒發(fā)生尿床時(shí)，墊子電壓就會升高。當(dāng)經(jīng)單片機(jī)處理后的電壓值超過設(shè)定電壓的門限值上限時(shí)，系統(tǒng)就會自動提示報(bào)警，及時(shí)將報(bào)警信息告知父母[1-2]，電路圖如圖2所示。



2.2 踢被檢測單元

踢被檢測采用紅外線發(fā)射-接收技術(shù)。踢被檢測分為紅外發(fā)射部分和接收部分。發(fā)射部分采用AVR系列單片機(jī)ATmega8作為中央處理器，為增大驅(qū)動能力，在紅外發(fā)射管前面連接三極管QN1和QN2，用單片機(jī)I/O口TXD和OC1A電平的變化來控制三極管的通斷，進(jìn)而控制紅外發(fā)射管發(fā)射紅外線；紅外發(fā)射和接收部分電路如圖3、圖4所示。

另外為增大發(fā)射功率和發(fā)射角度，在電路中采用了兩個(gè)紅外發(fā)射管并聯(lián)，同時(shí)發(fā)射。為避免環(huán)境中別的紅外信號的干擾，在程序中做了設(shè)置：在發(fā)射程序中讓紅外發(fā)射管發(fā)出一定的加密數(shù)據(jù)，在接收程序中檢測接收的數(shù)據(jù)。當(dāng)檢測接收的數(shù)據(jù)正確時(shí)，系統(tǒng)則自動提示嬰兒踢被報(bào)警信息。



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