基于MSP430單片機的嬰兒睡眠監護系統

本系統為便攜式系統，采用電池供電，需要進行低功耗設計。只有在單片機檢測到測量信號超過閾值時，射頻芯片才發射信號，否則nRF 24L01處于掉電狀態降低功耗。

2.4 聲光報警模塊

本設計的目的是將嬰兒的尿濕信息和啼哭信息通過無線傳輸的方式，送到監護人隨身攜帶的裝置(如腕帶)，此部件接收到信號，使裝置上的報警器工作。本系統在接收端采用聲光兩級報警，首先發光提醒，30s后如果監護人沒有關閉提醒，蜂鳴器就會發出聲音提醒，蜂鳴器的音量可以調節。

3 系統軟件設計

3.1 系統主流程

該系統軟件設計包括尿濕啼哭測量模塊的軟件設計和接收報警模塊的軟件設計，主要流程圖見圖5、6。尿濕啼哭測量模塊通電后首先完成系統初始化，多點測溫模塊完成溫度測量，當各點溫度均保持等于環境溫度超過5分鐘系統斷電;否則進行濕度和聲音的測量。當測得的濕度聲音信號超過閾值時就啟動射頻芯片，發送無線信號，然后系統進入低功耗模式，等待模塊被關閉或按鍵再次啟動。接收報警模塊接收到報警信號后首先啟動光電報警，30 s后若未被關閉則啟動聲音報警直至按鍵終止。

圖5 檢測模塊流程圖


圖6 接受報警模塊流程圖

3.2 聲音檢測流程

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，因此同時還要求檢測幅度，只有頻率和幅度同時都滿足條件才會報警，以達到更高的精度。

濾波部分由自定義帶通濾波函數實現，在頻帶(LowFreq，HighFreq)范圍內的信號再由幅度檢測函數檢測信號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，則啟動射頻芯片，發送信號使聲光報警模塊報警。門限值可以供使用者白行調整，以適應不同需要。

4 系統測試

針對本項目的幾個模塊，著重測量啼哭檢測和尿濕檢測模塊的誤報率和漏報率。一般家庭嬰兒室與接收點最遠不到25 m，以25 m距離進行尿濕和啼哭檢測，觀察其發射接收的成功率和準確性，具體實驗結果如表1所示。

從實驗結果中可以看出該系統的抗干擾能力、穩定性和可靠性都能滿足一般的使用要求，具有一定的推廣價值。

5 結論

針對現實中照顧嬰兒的困難，設計了基于MSP430的集啼哭檢測、尿濕檢測功能的低功耗嬰兒睡眠監護系統，并且針對市面上產品的缺點進行改進，方便家長及時照顧嬰兒。試驗證明該嬰兒睡眠監護系統可靠性高，實用性較強，功耗小，并且可供長期使用，方便維護以及拓展更多功能，具有產品化意義。