一種雙功能踢被報警器設(shè)計

丁旭光 陳玉娟 任瀟 鄭泰

【摘 要】孩子睡覺踢被是父母防不勝防的事情，使得很多的父母不能安心的休息，從而帶來不能安心工作等一系列的問題。孩子也常常因此受涼感冒。文章通過電子智能信息技術(shù)來實現(xiàn)溫度，運動，信號及傳感功能實現(xiàn)一個更加全面化功能的踢被報警器。運用電子信息技術(shù)幫助家長解決孩子踢被問題。

【關(guān)鍵詞】踢被;電子信息技術(shù);功能模塊化;陀螺儀;單片機

中圖分類號：Z? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：J文章編號： 2095-2457（2019）06-0032-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.06.010

【Abstract】The children's sleep kick is a parents thing to prevent， so many parents can not rest at ease， which brings about a series of problems such as work security. Children often catch cold because of this. The article realizes the function of temperature， motion， signal and sensing through the electronic intelligence information technology to achieve a more comprehensive function of the kick alarm. Use electronic information technology to help parents solve childrens kicking problems.

【Key words】Kick; Electronic information technology; Function modularization; Gyroscopes; Single chip

本文設(shè)計的是一種結(jié)合運動與體溫的踢被報警器，當孩子進入睡眠后，報警器開始工作，首先檢測孩子睡覺時是否運動，孩子沒有運動的時候，一切正常;當孩子運動了，其次進行檢測孩子的體溫，溫度沒有變化時，報警器也不會有什么變化，當溫度變化時，報警器就會有變化，通過藍牙或者無線傳輸?shù)礁改傅脑O(shè)備上，提醒父母孩子踢被了。采用運動與體溫相結(jié)合的形式，可以解決單一作用的不足，如孩子運動了不一定踢被和所測的溫度可能是被子內(nèi)溫度，從而減小判斷的誤差，而且發(fā)聲源遠離孩子，這樣報警器傳出的警報聲就不會影響到孩子的睡眠，使得父母與孩子都能很好的休息。

1 踢被報警器的研究背景及意義

1.1 研究背景

孩子健康成長，是每個父母的心愿。兒童正處于身體發(fā)育期，睡覺的時候體溫會升高，正常蓋被的情況下會感覺到熱，而兒童會比成人有更多的翻身動作，出現(xiàn)踢被等動作。孩子睡覺踢被卻是父母防不勝防的事情，使得很多的父母不能安心的休息，從而帶來不能安心工作等一系列的問題。孩子也常常因此受涼感冒，甚至導致其他的問題。

1.2 踢被報警器產(chǎn)品現(xiàn)狀

為了解決孩子睡覺踢被這個問題，市場上也設(shè)計了很多的產(chǎn)品，比如有睡袋，光感報警，紅外報警（感應毯）等，但是睡袋的透氣性差，而且睡袋可能潮濕，嬰兒還會有束縛感：對于光感報警：這個必須要開個小燈，就算是晚上也會相當于一個白天的狀態(tài)，這個會影響孩子的睡眠和發(fā)育;至于感應毯，小孩容易出汗從而導致危險，而且小孩睡覺可能是毯子折疊而誤判。在這些基礎(chǔ)上后來有了報警器，原先市場上的踢被報警器是通過夾子夾在被子上的，但是這個角度不好控制，有時候被子被踢開了但夾子還夾在被子上面，，從而使孩子因誤報或不報而感冒。為了解決這個問題，后來設(shè)計了一種溫度報警器，但是這種報警器會受到被子里溫度的影響，從而導致小孩踢了被子但是報警器沒檢測出來，而且報警器發(fā)出的聲音直接通過報警器發(fā)出，這會吵醒孩子甚至嚇到孩子。

1.3 研究意義

運用現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)通過選擇電路使各模塊之間緊密聯(lián)系，在減少孩子因踢被子而感冒的幾率的同時使父母晚上能安心休息，不影響第二天的工作。低廉的造價降購買的金額，環(huán)保的材料讓千萬家庭安心的選擇。目前，本產(chǎn)品應用于兒童的睡眠，將產(chǎn)品稍加改進，對年紀大的老人也是適用的。這使得我們的生活更加便捷智能，父母不用去擔心孩子因踢被子而生病，也不會因此而感到睡眠的不足。

2 研究的目標及主要內(nèi)容

2.1 研究目標

產(chǎn)品性能好，低功耗，超長蓄電，使用時間長;體積小，輕便，可穿戴;溫度可調(diào)性大，可以根據(jù)氣候自行調(diào)節(jié)報警的溫度，更靈敏，且音量可調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的上下分貝幅度之間經(jīng)檢測均合格。

2.2 主要內(nèi)容

通過電子智能信息技術(shù)來實現(xiàn)溫度，運動，信號及傳感功能實現(xiàn)一個更加全面化功能的踢被報警器。該設(shè)計運用數(shù)字電路及控制電路方式，通過熱敏電阻來測量溫度差以及振動來感應人體運動相結(jié)合的模塊而引發(fā)輸出電路（報警裝置）再通過藍牙和無線技術(shù)實現(xiàn)實時與智能設(shè)備的傳輸。通過電子智能信息技術(shù)來實現(xiàn)溫度，運動，信號及傳感功能實現(xiàn)一個更加全面化功能的踢被報警器。這個器材最初采用電池供電，暫不支持充電功能，充電電池（鋰電池）固定在模型中會存在空間問題以及安全問題。該設(shè)計中關(guān)于運動模塊和溫度模塊的結(jié)合如此：當使用者佩戴該產(chǎn)品時，開啟實時監(jiān)控狀態(tài)，當使用者運動時相對應的運動模塊檢測到振動，但報警器不會產(chǎn)生反應，除非溫度模塊檢測到了恒值溫度產(chǎn)生大幅度變化（溫度差超過設(shè)定值）時，報警器發(fā)生報警，實現(xiàn)兩個模塊控制一個輸出。出于對嬰兒們睡眠時無意識的動作（踢被行為）讓其受涼，導致大多數(shù)家長們不能第一時間關(guān)注到寶寶們的健康而擔憂，故設(shè)計此款產(chǎn)品，能有效實時反饋給家長們寶寶是否有踢被并且影響到了寶寶的熟睡質(zhì)量。

3 設(shè)計研究技術(shù)路線

3.1 整體設(shè)計方案

由陀螺儀組成的運動模塊可以精確測量目標的運動加速度，藍牙模塊將陀螺儀感應器檢測的數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊通過事先設(shè)定好的數(shù)據(jù)判斷目標是否超過正常值（正常睡眠狀態(tài)）。若超過正常值，數(shù)據(jù)處理模塊對溫度模塊下達工作指令，溫度檢測裝置測量被子里外溫度并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理模塊，若溫度模塊檢測數(shù)據(jù)超過5℃，數(shù)據(jù)處理模塊下達警報器工作指令，警報器設(shè)置在父母的房間，警報聲設(shè)置為嬰兒啼哭聲（母親對嬰兒的啼哭聲的感應超過其他聲音）。

3.2 應用技術(shù)

3.2.1 運動模塊

運動模塊由陀螺儀傳感器和藍牙組成。陀螺儀傳感器是一個簡單易用的基于自由空間移動和手勢的定位和控制系統(tǒng)，三軸陀螺儀最大的作用就是"測量角速度，以判別物體的運動狀態(tài)，所以也稱為運動傳感器"。加速度計是慣性導航和慣性制導系統(tǒng)的基本測量元件之一，加速度計本質(zhì)上是一個振蕩系統(tǒng)，安裝于運動載體的內(nèi)部，可以用來測量載體的運動加速度。MEMS類加速度計的工作原理是當加速度計連同外界物體（該物體的加速度就是待測的加速度）一起作加速運動時，質(zhì)量塊就受到慣性力的作用向相反的方向運動。質(zhì)量塊發(fā)生的位移受到彈簧和阻尼器的限制，通過輸出電壓就能測得外界的加速度大小。

3.2.2 數(shù)據(jù)處理模塊

數(shù)據(jù)處理模塊由單片機和無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成。單片機是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存無線網(wǎng)絡(luò)在無線局域網(wǎng)的范疇是指“無線相容性認證”，實質(zhì)上是一種商業(yè)認證，同時也是一種無線聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以前通過網(wǎng)線連接電腦，而無線保真則是通過無線電波來連網(wǎng);常見的就是一個無線路由器，那么在這個無線路由器的電波覆蓋的有效范圍都可以采用無線保真連接方式進行聯(lián)網(wǎng)，如果無線路由器連接了一條ADSL線路或者別的上網(wǎng)線路，則又被稱為熱點。無線網(wǎng)絡(luò)是一種能夠?qū)€人電腦、手持設(shè)備（如PDA、手機）等終端以無線方式互相連接的技術(shù)。

3.2.3 溫度模塊

溫度模塊由熱敏電阻和藍牙4.0組成。熱敏電阻器是敏感元件的一類，按照溫度系數(shù)不同分為正溫度系數(shù)熱敏電阻器（PTC）和負溫度系數(shù)熱敏電阻器（NTC）。熱敏電阻器的典型特點是對溫度敏感，不同的溫度下表現(xiàn)出不同的電阻值。正溫度系數(shù)熱敏電阻器（PTC）在溫度越高時電阻值越大，負溫度系數(shù)熱敏電阻器（NTC）在溫度越高時電阻值越低，它們同屬于半導體器件。

3.2.4 報警模塊

報警模塊由揚聲器和振動器組成。揚聲器是揚聲器單元的簡稱，也可簡稱單元，又稱“喇叭”。是電聲換能器件，在電聲領(lǐng)域很常見。揚聲器在電聲系統(tǒng)中是一個較薄弱的組件，卻又是一個重要組件。揚聲器的種類繁多，而且價格相差很大。音頻電能通過電磁、壓電或靜電效應，使其紙盆或膜片振動周圍空氣造成音響。振動器如圖所示，手機振動器就是由一個微型的普通電動機加上一個凸輪，也叫偏心輪、離心輪、振動端子、平衡輪，大部分電動機外部還包有橡膠套，主要起到減振和輔助固定作用，以及提醒人們。

4 結(jié)束語

在現(xiàn)代電子信息技術(shù)的快速發(fā)展的推動下，單片微處理器已廣泛應用于儀器，醫(yī)療設(shè)備和工業(yè)控制領(lǐng)域，在降低成本的同時，給人們帶來更精確的控制與管理。本文主要設(shè)計研究一款雙功能防踢被報警器，結(jié)合市場上已有的產(chǎn)品的優(yōu)缺點，運用單片機的功能模塊化，方便對設(shè)計產(chǎn)品的檢測和維修，降低了研發(fā)和制造成本使更多家庭感受現(xiàn)代科學技術(shù)。

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