智能嬰兒監(jiān)護系統(tǒng)的設(shè)計.doc
智能嬰兒監(jiān)護系統(tǒng)的設(shè)計
智能嬰兒監(jiān)護系統(tǒng)的設(shè)計 【摘要】介紹了基于攝像頭監(jiān)控下的智能嬰兒監(jiān)護系統(tǒng),系統(tǒng)采用一款高度集成芯片MC44BS373CW實現(xiàn)無線圖像的傳遞,這是摩托羅拉公司新出的一款射頻視頻調(diào)制芯片,通過它可以實現(xiàn)監(jiān)控視頻的調(diào)制發(fā)射,利用無線的技術(shù)傳遞視頻圖像,省去了布線的繁雜,無線的系統(tǒng)設(shè)計更具有自由度,系統(tǒng)采用智能控制,可以通過無線的技術(shù)控制系統(tǒng),系統(tǒng)通過傳感器可以把適度,溫度,聲音通過無線的方式傳遞出來,接收端可以利用遙控器控制相應(yīng)的操作達到目的,攝像頭拍攝的視頻可以給監(jiān)護者參考。 【關(guān)鍵詞】MC44BS373CW;無線;視頻調(diào)制;智能 1.前言 快節(jié)奏的生活,較大壓力的工作環(huán)境,使得人們對時間的合理安排要求越來越苛刻,在休息期間有一個好的睡眠是能緩解壓力,恢復(fù)體力的最好方法,那么照顧孩子怎么辦,這個系統(tǒng)能夠很很好的緩解這些問題。 本文設(shè)計基于MC44BS373CW射頻視頻調(diào)試芯片進行視頻的調(diào)制和發(fā)射,同時也可以傳遞語音。這樣監(jiān)護者可以清晰地觀測到嬰兒的動態(tài),同時利用無線收發(fā)模塊可以控制嬰兒床的位置,是搖籃狀態(tài)還是睡眠狀態(tài),同時系統(tǒng)的濕度傳感器會檢測嬰兒是否尿床,溫度傳感器檢測嬰兒的溫度,嬰兒床靠近嬰兒頭部有一個小麥克檢測嬰兒是否哭啼。這個系統(tǒng)根據(jù)嬰兒的特點量身設(shè)計的,完全保證了嬰兒的環(huán)境適宜,這樣為監(jiān)護者提供了很好的幫助,也節(jié)省了監(jiān)護者的一部分時間。 2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 該系統(tǒng)由檢測電路:溫度檢測,檢測嬰兒當(dāng)前體溫;尿濕檢測,檢測嬰兒是否尿床;翻身檢測,檢測嬰兒睡姿是否正常;哭啼檢測,檢測嬰兒是否因饑餓等情況引起的身體不適而哭啼;光線檢測,檢測嬰兒的環(huán)境光線是否適宜;踢被檢測,檢測嬰兒是否踢被,避免嬰兒著涼。 主控電路:接收檢測信號,本地控制指令,遠程控制指令,控制視頻監(jiān)控的開啟與關(guān)閉,控制搖籃方式的啟動與關(guān)閉,控制播放音樂系統(tǒng)等功能。 視頻監(jiān)控:把攝像頭攝錄的圖像經(jīng)過無線的方式傳輸出去,把嬰兒最準確的信息傳遞給監(jiān)護者。 圖1是系統(tǒng)組成框圖。 3.硬件電路設(shè)計 3.1 檢測電路的分析 溫度檢測,采用18B20溫度傳感器檢測,在嬰兒床底部即嬰兒睡眠處安放3處溫度檢測,主要檢測嬰兒頭部溫度和背部溫度,確保檢測準確。 尿濕檢測部分采用具有一定阻值的墊子檢測信號。嬰兒躺在這種墊子上,墊子通過引線連到A/D轉(zhuǎn)換器,轉(zhuǎn)化出的電壓與阻值成比值關(guān)系,檢測電壓輸入單片機與設(shè)定值比較,因墊子自身有一定阻值R,所以會有初始電壓。通過對端口電壓值的A/D采樣處理,可以根據(jù)實際情況智能設(shè)計尿濕報警門限值,避免了普通開關(guān)式測量帶來的誤判。當(dāng)嬰兒發(fā)生尿床時,墊子電壓就會降低。當(dāng)經(jīng)單片機處理后的電壓值超過設(shè)定電壓的門限值下限時,系統(tǒng)就會提示報警,及時將報警信息告知父母。 翻身檢測利用紅外對管增大發(fā)射功率和發(fā)射角度,實際用了兩個紅外發(fā)射管并聯(lián),同時發(fā)射。為避免環(huán)境中別的紅外信號的干擾,在程序中做了設(shè)置:在發(fā)射程序中讓紅外發(fā)射管發(fā)出一定的加密數(shù)據(jù),在接收程序中檢測接收的數(shù)據(jù)。當(dāng)檢測接收的數(shù)據(jù)正確時,證明嬰兒睡姿正常,當(dāng)嬰兒睡姿不正確時把紅外線擋住時,收不到發(fā)射信號則報警提示。 哭啼檢測是在嬰兒頭部附近放置一個話筒,拾取嬰兒的哭啼聲音。 光線檢測利用光敏電阻,檢測光線強弱,預(yù)設(shè)值可以調(diào)節(jié)。 踢被檢測利用熱釋電檢測人體,避免誤檢測系統(tǒng)設(shè)計3個檢測點,多點檢測,同時檢測到信號時提示嬰兒已踢被。 3.2 視頻監(jiān)控 視頻監(jiān)控通過攝像頭拾取視頻圖像,經(jīng)過視頻調(diào)制轉(zhuǎn)換可無線傳輸出去,設(shè)計采用一款高度集成芯片MC44BS373CW,它是摩托羅拉公司新出的一款射頻視頻調(diào)制芯片,它內(nèi)部集成了兩個PLL,一個是產(chǎn)生伴音的載波6.5MHZ,另一個是視頻的載波,芯片集成度很高,下面是該芯片的簡要說明。 MC44BS373CW有兩種封裝,一種是SO16NB封裝,還有一種是QFN20封裝的。設(shè)計是用的16腳封裝的。 此芯片是I2C的數(shù)據(jù)傳輸,既能節(jié)約單片機的I/O口的使用,而且傳輸速度也快,從數(shù)據(jù)手冊查詢時鐘為300n秒。 通過分析該芯片的數(shù)據(jù)手冊可得知輸出頻率的計算方法,伴音載頻可以直接設(shè)置成6.5MHZ,而射頻是通過PLL生成。芯片外部晶振產(chǎn)生4MHZ的信號,在芯片內(nèi)部進行128分頻后得到31.25KHZ的基準信號,再經(jīng)過倍頻可得到穩(wěn)定的射頻信號F,F(xiàn)先經(jīng)過8分頻后,再進行N分頻得到基準頻率,計算公式如下(F為MHZ): 由于該芯片集成度很高,所以需要在外部連接的器件就很少,給調(diào)試帶來很大方便。圖2是它的實際應(yīng)用原理圖。 圖像接收設(shè)備,采用傳統(tǒng)的小電視機接收,省空間便于攜帶。發(fā)射接收頻率可預(yù)設(shè),避免占用公共頻帶。 3.3 控制部分 控制系統(tǒng)
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