CN205942998U - 一种婴儿睡眠监护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种婴儿睡眠监护系统，包括第一MSP430单片机和第二MSP430单片机，所述第一MSP430单片机连接有声音检测模块、多点尿湿监测模块和无线发送模块，所述第二MSP430单片机连接有无线接收模块和声光报警模块。本实用新型所提供的婴儿睡眠监护系统，采用多点尿湿检测和声音检测报警，既可检测婴儿尿湿或哭闹情况，又防止了由于婴儿正常翻身移动或说话脚步等环境声所产生的漏报和误报。本实用新型将多点尿湿监测模块和音频检测模块嵌入隔尿垫的隔水层下，功耗小，方便分离清洗，有实用价值。

Description

一种婴儿睡眠监护系统

技术领域

本实用新型涉及一种生活用品领域，具体涉及一种婴儿睡眠监护系统。

背景技术

在当今生活和工作节奏日益紧张的社会，女性往往要兼顾工作和家庭，尤其初为人母，既要照顾婴儿，还要料理家务，新妈妈们往往手忙脚乱。婴儿一天中大部分时间都在睡眠，如何对其进行睡眠监护，在婴儿醒来时及时安抚、如何解决尿湿问题一直困扰着忙碌的新妈妈们。绝大多数的家庭选择使用方便的纸尿裤，但纸尿裤除了高开支以外，它的吸水层容易滋生细菌，不及时更换就会捂出红疹，对婴儿的健康也有隐患。纯棉尿布健康舒适，但需要及时更换，市面上现有的尿湿检测装置大多是单点测量，存在漏报的可能。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种远程婴儿尿湿监护系统，能有效地为新妈妈们解决这个困扰。在异常报警部分，主要检测两种情况：1)婴儿尿湿;2)婴儿由于不舒服或需要照顾而产生的哭闹。系统采用多点尿湿检测和声音检测报警，既可检测婴儿尿湿或哭闹情况，又防止了由于婴儿正常翻身移动或说话脚步等环境声所产生的漏报和误报。

本实用新型的技术方案是：

一种婴儿睡眠监护系统，包括第一MSP430单片机和第二MSP430单片机，所述第一MSP430单片机连接有声音检测模块、多点尿湿监测模块和无线发送模块，所述第二MSP430单片机连接有无线接收模块和声光报警模块。

优选的，所述的多点尿湿检测模块采用DHT11的数字温湿度传感器。

优选的，所述的声音检测模块采用AD7794芯片。

优选的，所述的无线发送模块和无线接收模块选择nRF24L01无线芯片作为射频集成电路，nRF24L01与MSP430单片机的连接采用MSP430单片机的串口通信模块USART1作SPI使用。

优选的，所述声光报警模块采用采用声光两级报警，声音报警相对光电报警有延时。

本实用新型的优点是：

1．本实用新型所提供的婴儿睡眠监护系统，采用多点尿湿检测和声音检测报警，既可检测婴儿尿湿或哭闹情况，又防止了由于婴儿正常翻身移动或说话脚步等环境声所产生的漏报和误报。

2．本实用新型将多点尿湿监测模块和音频检测模块嵌入隔尿垫的隔水层下，功耗小，方便分离清洗，有实用价值。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型所述的婴儿睡眠监护系统的结构框图；

图2为实施例中多点尿湿模块的结构原理图；

图3为实施例中声音检测模块的结构原理图；

图4为实施例中无线发送模块和无线接收模块电路图。

具体实施方式

为了更清楚说明本实用新型，下面将结合实施例进一步描述本实用新型的技术方案，显而易见地，下面描述中的技术方案仅仅是本实用新型的一种具体实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些具体实施方式获得其他实施方式。

如图1所示，本实用新型所揭示的婴儿睡眠监护系统，包括第一MSP430单片机和第二MSP430单片机，所述第一MSP430单片机连接有声音检测模块、多点尿湿监测模块和无线发送模块，所述第二MSP430单片机连接有无线接收模块和声光报警模块。声音检测模块用于检测婴儿的啼哭声，无线发送模块和无线接收模块分别用于发送和接收信号。

考虑到系统的低功耗性，微处理器采用美国德州仪器推出的16位MSP430单片机，其特点是超低功耗、具有精简指令集(RISC)的混合信号处理器，能够在1.8～3.6 V的电压下工作。它具有工作模式和5种低功耗模式，在低功耗模式下，CPU可以被中断唤醒，响应时间小于6μs，特别适合于长期使用电池工作的场合。同时，它的体积微小，接口完善，拥有较强的运算能力，非常适合作为睡眠监测系统的主控芯片。

多点温度尿湿检测模块采用含已校准数字信号输出的DHT11数字温湿度传感器，传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接，该产品具有超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。DHT11采用3.3～5.5 V直流供电，湿度测量范围20—90%RH，湿度测量精度±5%RH，湿度分辨率1%RH，可完全互换，长期稳定性<±1%RH/年。单线制串行接口输出数字信号，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，使其适用于多点尿湿检测。

具体实例中，多点尿湿温度传感器连接方式如图2所示，电源正与地跟单片机电源正和地相连接，4路数据接口分别接5.1 k上拉电阻与单片机P2口连接。

声音检测报警应只由婴儿啼哭声触发，而忽略成年人的语音(30～3 000 Hz)和脚步等其他环境声音，避免误触发，所以系统只对1 500 Hz以上声音进行检测，当该频段范围内的声音幅度超过阈值时，通过无线传输模块发送信号使接收终端声光报警，声音阈值根据实际环境由用户调节。

具体实例中，如图3所示的声音检测模块电路由AD7794将话筒采集到的模拟信号转换成数字信号，由单片机滤波处理。处理结果判断为婴儿哭声才触发射频芯片。AD7794芯片适合高精度测量应用，并且具有低功耗、低噪声、完整输入终端等优点。

射频发送和接收需要保证传输的可靠性，要求误码率低，抗干扰能力强，传输距离要在15米以上。另外结合低功耗的要求，选择nRF24L01无线芯片作为射频集成电路。nRF24L01是由NORDIC生产的单片无线收发器芯片，主要工作在2.4～2.5 GHz的ISM频段，频段之间的转换时间低于200μs。输出功率频道选择和协议的设置可以通过SPI接口进行设置。当工作在发射模式且发射功率为0dBm时电流消耗为11.3 mA，接收模式时电流消耗为12.3mA，在掉电模式和待机模式下电流消耗更低。无线发送模块和无线接收模块两者之间通过无线传输进行数据交互，共同完成数据的无线传输。其室内传输距离可达30 m，无线传输速度可达到1Mbit/s，在使用中只需要一片nRF24L01和少数的外围元件就能完成射频收发功能，大大减少了系统的体积。

具体实例中，nRF24L01与MSP430单片机的连接时采用MSP430单片机的串口通信模块USART1作SPI使用，提供同步通信，主要是两者之间进行命令和数据通信。MSP430的管脚P3.0、P1.3、P3.3、P3.2、P3.1、P1.4配置成通用I/O引脚，分别与nRF24L01的CE，CSN，SCK，MOSI，MISO，IRQ连接，控制nRF24L01的工作方式，连接电路如图4所示。

本系统为便携式系统，采用电池供电，需要进行低功耗设计。只有在单片机检测到测量信号超过阈值时，射频芯片才发射信号，否则nRF24L01处于掉电状态降低功耗。

声光报警模块设计的目的是将婴儿的尿湿信息和啼哭信息通过无线传输的方式，送到监护人随身携带的装置(如腕带)，此部件接收到信号，使装置上的报警器工作。本系统在接收端采用声光两级报警，首先发光提醒，30s后如果监护人没有关闭提醒，蜂鸣器就会发出声音提醒，蜂鸣器的音量可以调节。

该系统软件设计包括尿湿啼哭测量模块的软件设计和接收报警模块的软件设计。尿湿啼哭测量模块通电后首先完成系统初始化，多点测温模块完成温度测量，当各点温度均保持等于环境温度超过5分钟系统断电；否则进行湿度和声音的测量。当测得的湿度声音信号超过阈值时就启动射频芯片，发送无线信号，然后系统进入低功耗模式，等待模块被关闭或按键再次启动。声光报警模块接收到报警信号后首先启动光电报警，30s后若未被关闭则启动声音报警直至按键终止。

婴儿哭声频率一般在中频段且大于1500 Hz，因此要求能够过滤大人的语音等声音。但是滤波以后的声音也不一定是婴儿哭声，因此同时还要求检测幅度，只有频率和幅度同时都满足条件才会报警，以达到更高的精度。

滤波部分由自定义带通滤波函数实现，在频带范围内的信号再由幅度检测函数检测信号幅度是否大于门限值。如果小于门限值则忽略，如果大于门限值，则启动射频芯片，发送信号使声光报警模块报警。门限值可以供使用者白行调整，以适应不同需要。

本实用新型的使用方法如下：

（1）针对本项目的几个模块，着重测量啼哭检测和尿湿检测模块的误报率和漏报率。一般家庭婴儿室与接收点最远不到25m，以25 m距离进行尿湿和啼哭检测，观察其发射接收的成功率和准确性。

（2）声音检测报警应只由婴儿啼哭声触发，而忽略成年人的语音(30～3 000 Hz)和脚步等其他环境声音，避免误触发，所以系统只对1500Hz以上声音进行检测。

针对现实中照顾婴儿的困难，设计了基于MSP430的集啼哭检测、尿湿检测功能的低功耗婴儿睡眠监护系统，并且针对市面上产品的缺点进行改进，方便家长及时照顾婴儿。试验证明该婴儿睡眠监护系统可靠性高，实用性较强，功耗小，并且可供长期使用，方便维护以及拓展更多功能，具有产品化意义。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种婴儿睡眠监护系统，其特征在于：包括第一MSP430单片机和第二MSP430单片机，所述第一MSP430单片机连接有声音检测模块、多点尿湿监测模块和无线发送模块，所述第二MSP430单片机连接有无线接收模块和声光报警模块；多点尿湿监测模块和声音检测模块嵌入隔尿垫的隔水层下；无线发送模块和无线接收模块分别用于发送和接收信号；

所述的无线发送模块和无线接收模块均选择nRF24L01无线芯片作为射频集成电路，nRF24L01与MSP430单片机的连接采用MSP430单片机的串口通信模块USART1作SPI使用。

2.根据权利要求1所述的婴儿睡眠监护系统，其特征在于：所述的多点尿湿检测模块采用DHT11数字温湿度传感器。

3.根据权利要求1所述的婴儿睡眠监护系统，其特征在于：所述的声音检测模块采用AD7794芯片。

4.根据权利要求1所述的婴儿睡眠监护系统，其特征在于：所述声光报警模块采用采用声光两级报警，声音报警相对光电报警有延时。