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嬰兒搖床藍牙控制板開發(fā)
二胎政策的開放大大增加了我國新生兒在全國所占人口比例，人們對嬰兒床的需求隨之增長。因此嬰兒搖床可以為嬰兒們提供一個良好的安睡、成長的環(huán)境。嬰兒床周圍的空氣質(zhì)量是時刻影響兒童生長的關(guān)鍵因素，如何實時監(jiān)控空氣質(zhì)量的變化成為了家長們的一項煩惱；嬰兒在夜半驚醒后，如果沒有得到及時的安撫，啼哭聲將在得到安撫后才可能停止，然而及時發(fā)現(xiàn)和回應(yīng)嬰兒是家長們的另一項煩惱。
本設(shè)計旨在監(jiān)測嬰兒床周圍的環(huán)境，當(dāng)空氣中的有害氣體檢測超標(biāo)時，實時向家長報警；時刻檢測孩子的所處環(huán)境的分貝值，及時播放音樂并搖床回應(yīng)并安撫孩子，減少父母的起夜次數(shù)。
一、嬰兒搖床總體方案設(shè)計
本設(shè)計采用AU6210K作為主控芯片與六個模塊相互連接以實現(xiàn)系統(tǒng)功能：①電源模塊；②藍牙模塊；③搖擺驅(qū)動電路模塊；④聲音傳感器模塊；⑤音樂播放模塊；⑥空氣質(zhì)量檢測模塊。
二、嬰兒搖床硬件電路設(shè)計
2.1主控芯片的選擇
設(shè)計的主控芯片為AU6210K，它具有多應(yīng)用、高性能音頻SOC芯片，具有可以讀取MP3格式的文件系統(tǒng)，兼具MP3解碼模塊，支持UFO設(shè)備掉電記憶，IO口復(fù)用等功能，適合實現(xiàn)多功能模塊連接，可滿足藍牙接入以及低功耗等需求。
2.2主控芯片外圍連接模塊設(shè)計
（1）電源模塊：電源模塊的設(shè)計核心是低功耗，同時保證功能的供能。AU6210K中包含LDO模塊，需要提供一組3.35-5.5V的輸入電源。當(dāng)輸入電壓為5V時，功耗相對較低。系統(tǒng)在不使用時，主控板將停止工作，進入低電量模式，低功耗運行時鐘鬧鐘，等待并實時響應(yīng)喚醒信號。一般情況下，藍牙模塊處于待機狀態(tài)，直到主控板喚醒藍牙模塊進入藍牙模式。
（2）聲音傳感器模塊：該模塊采用的一種設(shè)置合理，分辨率高的聲音檢測傳感器，利用聲音檢測架屏蔽設(shè)在下部的檢測孔以外的周圍噪聲，經(jīng)過處理器差分處理后，實現(xiàn)對被檢測對象聲音大小的檢測，檢測效果較好，制作成本低廉，在設(shè)計中用以檢測嬰幼兒作出環(huán)境的噪聲和嬰兒自身的哭鬧聲。將收集到的數(shù)值傳給AU6210K并進行解碼判斷，獲取當(dāng)前嬰兒是否處于哭鬧狀態(tài)的判斷結(jié)果。
（3）藍牙模塊：將藍牙芯片的多個引腳接入主控AU6210K，實現(xiàn)連接控制。開啟藍牙模式后，會自動連接到上一次接入的設(shè)備，方便操作，可以直接在移動設(shè)備中控制播放，方便家長們的操作。
（4）搖擺驅(qū)動電路模塊：根據(jù)分貝檢測的結(jié)果判斷是否啟動搖床的機制，如果在不斷安撫下寶寶的哭鬧沒有停止，將會減緩直至停止搖動，并向家長的移動端發(fā)送消息，提示家長前來查看寶寶的情況。本設(shè)計使用的一種采用無線電遙控的電磁搖擺器，可隨時調(diào)整頻率，安全可靠、新型無噪聲、制作成本低。
該部分的設(shè)計利用的電磁感應(yīng)原理，電磁感應(yīng)原理是對線圈通電后產(chǎn)生磁力。通過改變通過線圈的電流大小來改變磁力的大小，搖床在搖擺過程中，搖擺的力度能夠根據(jù)需求通過改變電壓的大小進行調(diào)節(jié)從而使搖床產(chǎn)生合適規(guī)律的擺動，由于電流是線性變化的，可以搖床能夠平穩(wěn)的進行搖擺，噪聲較小。
（5）音樂播放模塊：利用AU6210K的功能模塊MP3解碼器，從直接存儲器中取出MP3音樂文件，并在解碼芯片中解讀出存儲器中的信號，對信號進行解碼，再利用數(shù)模轉(zhuǎn)換器將這些數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，然后將通過轉(zhuǎn)換的模擬音頻通過功放模塊進行放大，最后進行濾波后傳送到音箱，播放家長預(yù)先存放的搖籃曲。
同時在藍牙模式下，可以通過藍牙連接家長的移動設(shè)備，直接在設(shè)備中控制媒體音樂的播放。
（6）空氣質(zhì)量檢測模塊：設(shè)計中一共采用了三種傳感器來檢測空氣質(zhì)量：甲醛傳感器；NH3傳感器；苯傳感器。甲醛傳感器采用Membrapor公司生產(chǎn)的電化學(xué)傳感器CH2O/S-10-S收集空氣中的甲醛濃度數(shù)值；NH3傳感器和苯傳感器均選擇Winsensor公司生產(chǎn)的電化學(xué)傳感器。將通過氣體傳感器采集到的對應(yīng)氣體濃度的微弱電流信號，利用信號調(diào)理電路和基于FPGA的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路得到對應(yīng)氣體的初始濃度值輸出給主控芯片。
對收集到的數(shù)據(jù)進行判斷，當(dāng)超過閾值時，將觸發(fā)報警功能，啟動藍牙模塊，向家長的移動設(shè)備發(fā)送警報信息。
三、嬰兒搖床軟件設(shè)計
本設(shè)計軟件編寫采用C語言，使用KeilμVision5軟件進行編譯，主函數(shù)中使用的是一個while循環(huán)。在主函數(shù)設(shè)計方面，首先進行系統(tǒng)初始化。
（1）判斷聲音傳感器收集到的數(shù)值：針對聲音傳感器回傳的數(shù)值，判斷嬰兒是否處于哭鬧狀態(tài)。當(dāng)新生兒處于哭鬧狀態(tài)時，喚醒藍牙模式并啟動計時器，同時驅(qū)動音樂播放模塊和搖床機制，以合適的音量和適合的檔速調(diào)節(jié)音樂和搖床速度，同時根據(jù)計時器的數(shù)值大小對兒童哭鬧的時長是否達到閾值進行判斷，及時通過藍牙向監(jiān)護人發(fā)送示警信息。當(dāng)判斷出嬰兒停止哭鬧時，搖床和音樂漸弱，進入低電量模式，同時藍牙休眠，刷新系統(tǒng)，重新對于傳感器的數(shù)值進行判斷。
（2）判斷空氣質(zhì)量傳感器收集到的數(shù)值：針對空氣質(zhì)量傳感器回傳的數(shù)值，對嬰幼兒所處的室內(nèi)環(huán)境進行空氣質(zhì)量檢測，當(dāng)?shù)玫降臍怏w濃度達到閾值時，及時通過藍牙向移動設(shè)備端發(fā)出示警信息，向家長報告孩子此時所處環(huán)境的空氣質(zhì)量，提醒家長及時通風(fēng)換氣。
總結(jié)
本智能嬰兒搖床設(shè)計，實現(xiàn)的主要功能有：①實時檢測環(huán)境的空氣質(zhì)量；②通過聲音傳感器檢測嬰兒的哭鬧狀態(tài)；③通過上位機或藍牙控制音樂的播放和控制搖床功能；④具有通過藍牙向移動端示警的功能。
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