嬰幼兒智能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

孫雷明

摘 要：本文設(shè)計(jì)了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的針對國內(nèi)嬰幼兒的智能家居護(hù)理系統(tǒng)。綜合應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、智能處理等技術(shù)，以STM32F103C8T6為核心主控芯片實(shí)現(xiàn)嬰幼兒的智能化護(hù)理，并配以人性化設(shè)計(jì)的手機(jī)APK軟件，可以讓父母在照顧嬰兒時更加輕松和方便。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；傳感器技術(shù)；智能處理

中圖分類號：R318.6；TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）22-0015-02

Design of Intelligent Monitoring System for Infant

SUN Leiming

（Henan Polytechnic，Zhengzhou Henan 450046）

Abstract： A intelligent monitoring system for infant was designed based on the internet of things（IOT）.Integrating the Internet of things technology， the electronic technology， the sensor technology and the intelligent processing， this system realized the intelligent nursing of infants using STM32F103C8T6 as the main control chip. With the humanized apk design of mobile phone， parents could be more relaxed and convenient to take care of infants.

Keywords： IOT；the sensor technology；intelligent processing

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷完善，普通大眾對生活質(zhì)量的需求不斷提高，構(gòu)建高效安全的智能家居生活成為物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分。作為智能家居的典型應(yīng)用，智能監(jiān)護(hù)是未來家居生活不可或缺的組成部分[1，2]?，F(xiàn)如今，年輕父母工作壓力大、生活節(jié)奏快、缺乏護(hù)理經(jīng)驗(yàn)，使得嬰幼兒的護(hù)理成了一項(xiàng)非常繁重的任務(wù)[3]。因此，嬰幼兒的智能監(jiān)護(hù)問題將逐步成為社會關(guān)注的熱點(diǎn)之一。

1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案

系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)嬰幼兒家居監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的智能化控制，采用的整體設(shè)計(jì)規(guī)劃方案以嵌入式開發(fā)芯片STM32F103C8T6為主控核心，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、智能處理等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對嬰幼兒家居環(huán)境參數(shù)（實(shí)時視頻畫面、房間溫度、濕度、煙霧濃度、環(huán)境噪聲濃度等）、個人體征（體溫、脈搏）、護(hù)理輔助（尿床檢測、哭鬧檢測、照明小夜燈、降溫驅(qū)蚊小風(fēng)扇、人性化MP3、幼兒識圖）等的智能化控制。

系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案如圖1所示。

2 系統(tǒng)主要硬件

硬件部分主要包括主控模塊、傳感器模塊、顯示模塊、報(bào)警模塊、WiFi模塊、手機(jī)移動終端模塊、攝像頭模塊、輔助功能模塊、電源模塊等。系統(tǒng)電壓有5V和3.3V兩種，5V直接采用USB供電，3.3V經(jīng)過LM11117低壓差線性穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后供電。

①主控模塊主要是由STM32F103C8T6芯片完成環(huán)境信息的采集、處理和交互，并對信息進(jìn)行綜合分析，發(fā)出指令控制相應(yīng)的模塊執(zhí)行給定動作，是整個嬰幼兒智能家居監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的核心。主控模塊電路如圖2所示。

②傳感器模塊由DHT11溫濕度傳感器、MQ-2型煙霧傳感器、聲音傳感器、體溫傳感器、脈搏傳感器等組成，對嬰幼兒家居環(huán)境和個體體征參數(shù)進(jìn)行采集，并將信息發(fā)給主控芯片。

③輔助功能模塊主要包括小夜燈照明控制、小風(fēng)扇降溫驅(qū)蚊控制、MP3個性化播放控制等，可實(shí)現(xiàn)燈光控制、降溫驅(qū)蚊以及父母個性化MP3歌曲的播放控制等。小風(fēng)扇及小夜燈驅(qū)動電路核心為ULN2003A，工作電壓高，工作電流大，灌電流可達(dá)500mA，并且能夠在關(guān)閉狀態(tài)時承受50V的電壓，輸出還可以在高負(fù)載電流并行運(yùn)行。C13為電源濾波電容，ULN2003的4組IO直接接到STM32的IO口。P3為排針，用來接小風(fēng)扇和小夜燈。小風(fēng)扇及小夜燈驅(qū)動電路如圖3所示。

④報(bào)警模塊主要實(shí)現(xiàn)嬰兒哭鬧、體溫異常、尿床、煙霧火災(zāi)、系統(tǒng)故障等報(bào)警功能，一方面通過蜂鳴器發(fā)出報(bào)警響聲，另一方面將報(bào)警信息發(fā)送到手機(jī)。

⑤WiFi模塊主要是采用HLK-RM04串口，用于主芯片和攝像頭模塊及手機(jī)終端進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)信息的無線發(fā)送和接收。

3 系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分為主控模塊軟件設(shè)計(jì)和手機(jī)終端軟件設(shè)計(jì)兩部分。主控芯片STM32F103C8T6軟件設(shè)計(jì)主要是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信息的處理、模塊間信息的交互和相應(yīng)動作指令的發(fā)送等功能。程序大致可以分為系統(tǒng)初始化、手機(jī)端數(shù)據(jù)處理、傳感器數(shù)據(jù)獲取、發(fā)送數(shù)據(jù)、顯示數(shù)據(jù)、按鍵中斷、手機(jī)數(shù)據(jù)接收中斷和心率檢測中斷等部分。系統(tǒng)程序初始化用來配置STM32的時鐘頻率，配置各個IO的工作狀態(tài)，USART配置，對于需要初始化的傳感器進(jìn)行初始化。按鍵狀態(tài)采用外部中斷方式傳給MCU。當(dāng)WiFi模塊獲取到手機(jī)數(shù)據(jù)，通過串口把數(shù)據(jù)傳給MCU，會使MCU進(jìn)入U(xiǎn)SART接收中斷。手機(jī)端數(shù)據(jù)處理、獲取傳感器數(shù)據(jù)、發(fā)送給手機(jī)端和顯示傳感器數(shù)據(jù)這四部分代碼在主程序里面不斷循環(huán)。

手機(jī)終端軟件設(shè)計(jì)主要由房間舒適度、環(huán)境監(jiān)測、體征檢測、娛樂生活四部分區(qū)域組成。通過數(shù)據(jù)接收和指令發(fā)送，完成傳感器數(shù)據(jù)顯示、視頻監(jiān)控、MP3播放，以及夜燈、風(fēng)扇控制等功能。手機(jī)端數(shù)據(jù)處理用來分析手機(jī)端發(fā)送過來的指令，然后控制風(fēng)扇、夜燈等電路做出一定動作。

4 結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，給人們的生活帶來了便利，降低了生產(chǎn)成本，提高了資源的使用率。本系統(tǒng)將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感器技術(shù)、智能處理等技術(shù)綜合應(yīng)用到了嬰幼兒智能家居監(jiān)護(hù)中，實(shí)現(xiàn)了傳感器、控制器等設(shè)備通過無線技術(shù)連接和采集數(shù)據(jù)信息的處理。使用傳感器采集室內(nèi)環(huán)境、嬰幼兒體征參數(shù)等數(shù)據(jù)，通過主控芯片進(jìn)行信息的讀取和處理，實(shí)現(xiàn)嬰幼兒護(hù)理的智能化控制，實(shí)用性強(qiáng)，應(yīng)用價值高，同時提升了嬰幼兒護(hù)理的安全性、舒適性、便利性。

參考文獻(xiàn)：

[1]李雨樵.物聯(lián)網(wǎng)在智能家居中的應(yīng)用[J].信息記錄材料，2018（2）：121-122.

[2]江夢.基于物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)研究[J].軟件，2017（2）：136-138.

[3]劉學(xué)樣.嬰幼兒養(yǎng)育行為的現(xiàn)狀及影響因素研究[D].西安：陜西師范大學(xué)，2017.