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基于ARM的智能婴儿床设计

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刘利新赵莹苗帅楠李赫

摘?要：针对现有婴儿床功能单一的现象，该文设计了一款基于ARM控制下的智能婴儿床。该智能婴儿床系统包括多种传感器、音频分析模块、图像采集与处理模块、报警模块、电机驱动、显示模块及通信模块等。可实现温湿度检测、哭声监测，自动完成报警、音乐播放、婴儿床摇摆以及父母远程视频监控、手机监控等功能。并由ARM主控制器采集传感器数据，进行重复分析处理后，实现对婴儿床的智能监测与控制。现场应用表明，该婴儿床运行安全、方便、可靠，检测精度高，具有广阔的使用前景。

关键词：ARM?传感器?音频分析?图像采集与处理

TP311??：A：1672-3791（2019）09（c）-0003-02

Abstract：Aimingatthesinglefunctionofexistingcrib，anintelligentcribbasedonARMcontrolisdesignedinthispaper.Theintelligentcribsystemincludesavarietyofsensors，audioanalysismodule，imageacquisitionandprocessingmodule，alarmmodule，motordrive，displaymoduleandcommunicationmodule.Itcanrealizetemperatureandhumiditydetection，crymonitoring，automaticcompletionofalarm，musicplayback，babybedsway，parentsremotevideomonitoring，mobilephonemonitoringandotherfunctions.SensordataarecollectedbyARMmastercontroller，andrepeatedanalysisandprocessingarecarriedouttorealizeintelligentmonitoringandcontrolofthecrib.Thefieldapplicationshowsthatthecribissafe，convenient，reliableandhaswideapplicationprospect.

KeyWords：ARM;Sensor;Audioanalysis;Imageacquisitionandprocessing

近年来，随着人们生活水平的提高，对婴儿更加体贴的照顾成为很多初为人父母者的头等大事，因此设计一款功能更加智能、更加完善的婴儿床成为很多家庭的迫切需要。传统的婴儿床有的功能简单、单一[1];而还有一些虽然集成部分功能，但由于采用低性能主控芯片[2]，无法实现更为复杂的功能。该文设计的基于ARM的智能婴儿床，具有高性能、高精度等特点，而且可实现温湿度检测、哭声监测;自动完成报警、音乐播放、婴儿床摇摆以及父母远程视频监控、手机监控等功能。

1?系统方案设计

系统包括多种传感器、音频分析模块、图像采集与处理模块、报警模块、电机驱动、显示模块及通信模块等。ARM主控制器采集传感器数据，进行分析处理后，实现对婴儿床的智能控制。

手机APP可实时会话，随时视频查看婴儿动态，并与婴儿实时语音互动，点击状态详情页面可以查看婴儿床各项检测的参数。

婴儿床检测与控制系统如图1所示。

2?硬件部分设计

2.1婴儿尿床检测设计

导电布[3]来监测婴儿尿床，这种布料编织在婴儿床的表面，水分和导电布料接触会阻碍电的传导，而相应的系统也将收到信号，达到监测婴儿尿床的目的，而且能消除电磁，让婴儿更健康安全，这种导电对婴儿是没有伤害的，布料也可以随时拆下来清洗，非常方便。图2为尿床检测原理图。

2.2婴儿床摇摆功能设计

婴儿床摇摆部分采用L298N芯片驱动电机[4]实现。电机放到床下边通过一定角度的反复转动带动连杆推动床体摆动。

通过在线自学习功能[5-6]，自适应调整电机的转动速度和角度参数，来调整婴儿床摆动的频率和幅度，增强安抚效果。通过音频分析判断出婴儿哭闹原因后，可以自启动也可由父母遠程控制启动。

图3为婴儿床摇摆功能机械结构原理图。

3?音频分析

该设计在训练阶段是由300组已知的婴儿哭声当作训练样本[7]，且由