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

2.4 聲光報(bào)警模塊

本設(shè)計(jì)的目的是將嬰兒的尿濕信息和啼哭信息通過無線傳輸?shù)姆绞剑偷奖O(jiān)護(hù)人隨身攜帶的裝置(如腕帶)，此部件接收到信號(hào)，使裝置上的報(bào)警器工作。本系統(tǒng)在接收端采用聲光兩級(jí)報(bào)警，首先發(fā)光提醒，30s后如果監(jiān)護(hù)人沒有關(guān)閉提醒，蜂鳴器就會(huì)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(jì)

3.1 系統(tǒng)主流程

該系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括尿濕啼哭測(cè)量模塊的軟件設(shè)計(jì)和接收?qǐng)?bào)警模塊的軟件設(shè)計(jì)，主要流程圖見圖5、6。尿濕啼哭測(cè)量模塊通電后首先完成系統(tǒng)初始化，多點(diǎn)測(cè)溫模塊完成溫度測(cè)量，當(dāng)各點(diǎn)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(jìn)行濕度和聲音的測(cè)量。當(dāng)測(cè)得的濕度聲音信號(hào)超過閾值時(shí)就啟動(dòng)射頻芯片，發(fā)送無線信號(hào)，然后系統(tǒng)進(jìn)入低功耗模式，等待模塊被關(guān)閉或按鍵再次啟動(dòng)。接收?qǐng)?bào)警模塊接收到報(bào)警信號(hào)后首先啟動(dòng)光電報(bào)警，30 s后若未被關(guān)閉則啟動(dòng)聲音報(bào)警直至按鍵終止。

圖5 檢測(cè)模塊流程圖


圖6 接受報(bào)警模塊流程圖

3.2 聲音檢測(cè)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(yǔ)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(shí)還要求檢測(cè)幅度，只有頻率和幅度同時(shí)都滿足條件才會(huì)報(bào)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(shí)現(xiàn)，在頻帶(LowFreq，HighFreq)范圍內(nèi)的信號(hào)再由幅度檢測(cè)函數(shù)檢測(cè)信號(hào)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(dòng)射頻芯片，發(fā)送信號(hào)使聲光報(bào)警模塊報(bào)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(cè)試

針對(duì)本項(xiàng)目的幾個(gè)模塊，著重測(cè)量啼哭檢測(cè)和尿濕檢測(cè)模塊的誤報(bào)率和漏報(bào)率。一般家庭嬰兒室與接收點(diǎn)最遠(yuǎn)不到25 m，以25 m距離進(jìn)行尿濕和啼哭檢測(cè)，觀察其發(fā)射接收的成功率和準(zhǔn)確性，具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

從實(shí)驗(yàn)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(jià)值。

5 結(jié)論

針對(duì)現(xiàn)實(shí)中照顧嬰兒的困難，設(shè)計(jì)了基于MSP430的集啼哭檢測(cè)、尿濕檢測(cè)功能的低功耗嬰兒睡眠監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，并且針對(duì)市面上產(chǎn)品的缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)，方便家長(zhǎng)及時(shí)照顧嬰兒。試驗(yàn)證明該嬰兒睡眠監(jiān)護(hù)系統(tǒng)可靠性高，實(shí)用性較強(qiáng)，功耗小，并且可供長(zhǎng)期使用，方便維護(hù)以及拓展更多功能，具有產(chǎn)品化意義。