婴儿睡眠环境监测系统的设计与实现.docx

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1、摘要基于社会经济的发展，人们的生活水平也都逐渐提高，智能家居不断深入普通家庭，智能多功能床越来越受人们青眯。人们对于智能婴儿床的关注也与日俱增。本设计采用STM32F103单片机作为微处理器，通过对婴儿睡眠环境的声音、温度、湿度等数据通过传感器来对智能床环境的检测。对于传统的婴儿睡眠环境监测，功能是单一的，因为存在诸如父母与婴儿之间的人体时钟不一致的问题。此设置将自动技术检查和控制系统应用于婴儿床边。该设计方案具有检测温度，环境湿度，声音智能并通过无线技术将采集到的数据传送到安卓端新型智能婴儿睡眠环境监测系统软件。可以为家长提供一个实时、准确的并可以远程监控的婴儿睡眠环境监测系统。关键词：ST

2、M32单片机；睡眠环境；无线；远程监控AbstractBasedonthedeve1opmentofsocia1economy,the1ivingstandardsofpeop1earegradua11yimproved,smarthomecontinuestopenetrateintoordinaryfami1ies.Inte11igentmu1tifunctiona1bedmoreandmorebypeop1egreennarrow.Thereisgrowinginterestinsmartcribs.ThedesignUSESSTM32F103microcontro11erasamicr

3、oprocessor,throughtheinfants1eepenvironmentsound,temperature,humidityandotherdatathroughthesensortodetecttheinte11igentbedenvironment.Inviewofthetraditiona1sing1efunctionofthecrib,duetothedisagreementbetweenparentsandbabybodyc1ocks,thissettingwi11begreat1yautomaticdetectionandcontro1techno1ogyisapp1

4、iedtothebabybed,designasoundmonitoringtemperature,humidity,mu1ti-functiona1new-typeinfants1eepenvironmentinte11igentmonitoringsystem,andthroughthewire1esstechno1ogywi11betransmittedtothedataco11ectedAnZhuoDuan.1tcanprovideparentswitharea1-time,accurateandeasytooperateinfants1eepenvironmentmonitoring

5、system.Keywords：STM32MCUS1eepenvironmentWire1essRemotemonitor摘要IAbstractII第1章绪论11.1 课题研究背景11.2 课题目的及意义11.3 国内外研究现状21.4 课题研究内容2第2章系统方案设计52.1 系统设计分析52.2 可行性分析52.3 单片机的选择62.4 温湿度传感器选择82.5 无线部分的选择9本章小结10第3章硬件设计113.1 系统硬件设计方案123.2 STM32单片机系统设计123.3 温湿度检测电路设计143.4 无线WiFi设计153.5 1CD显示电路设计163.6 声音检测设计173.7

6、红外体温检测设计173.8 结18第4章系统软件设计194.1 系统主程序流程194.2 WiFi无线通信流程204.3 传感器的检测流程214.2. IDHT11温湿度传感器检测流程214.2.1 红外温度传感器检测流程214.2.3 声音传感器检测流程224.4手机软件流程234.31CD显示屏显示流程24本章小结24第5章调试功能265.1 软件调试265.2 硬件调试265.3 系统调试的结果27本章小结30结论31致谢32参考文献33附录1译文34附录2译文翻译36附录3硬件原理图38附录4程序代码39第1章绪论1.1 课题研究背景本课题题目为婴儿睡眠环境监测系统设计与实现，即在婴儿

7、睡眠过程中，对睡眠环境等进行检测，如温度，湿度及声音，以达到保证婴儿睡眠的质量和实时监测睡眠状况。如今，这一时期正处于物联网发展趋势的新形势下。人们正在寻找的是如何在现有的物联网下创建满足人们日常生活需求的产品;而如何去创新提出更加人性化、智能化、有新意的物联网产品,去解决所面临的生活中的问题,以及如何自主创新并清晰地提出更多个性化，智能系统，创意的物联网产品，以应对日常遇到的困难，提高生活质量是每个人关注的。数据挖掘技术和云推送多客户端系统则是智能化设备领域的热点和核心。如今，智能系统机械设备的发展趋势已经成了一种集成了智能，准确性，即时性和安全性的实时系统的趋势。推送移动客户端系统软件的大

8、数据挖掘技术和云消息是智能系统机器设备行业的网络热点和关键。智能系统机械设备不仅具有广阔的产业前景，而且对社会发展具有极其重要的现实意义。随着人们日益增长的对美好生活的需要，人们开始更加重视自己的身体健康，随着而来的是家居环境监测也越来越多的被人们关注。人们的日常生活与夜间睡眠息息相关，睡眠环境对睡眠起着至关重要的作用，因此，如何进行睡眠环境监测，为发现和治疗相关疾病创造首要条件，并且睡眠环境监测也在睡眠医学中显得尤为重要。睡眠环境是保证随眠能够正常进行的必备条件，良好的睡眠环境是不可或缺健康睡眠的重要保障。人应与睡眠环境相协调。睡眠质量养生法则是以人为本，并强调睡眠质量需要舒适的被褥，这样人

9、能够在适合的睡眠环境中拥有良好的睡眠。1.2 课题目的及意义从2004年到2005年，国家妇女保险管理中心对中国12个省的儿童睡眠质量进行了临床流行病学调查。0岁至5岁儿童失眠的总发生率为20.87%,具体问题是睡眠。失去知觉，晚上醒来，打磨牙齿，打呼。当时，调查中对睡眠质量障碍的定义包括：睡眠质量躁动：入睡所需的平均时间超过30分钟，或者每晚至少每晚醒来2次以上的睡眠质量；睡眠质量节律紊乱：白天无法控制睡眠质量，晚上保持清醒；人们过早上床睡觉，甚至在黄昏时入睡；异常睡眠质量：尿床，打磨牙齿，呼吸，睡眠呼吸暂停，睡眠谈话，喉咙窒息，夜惊，抽搐等。上述情况每周至少发生3次，延迟时间为至少一个月。

10、患有上述情况之一的人被诊断为失眠。但没有单独给出婴儿期发生率。国内近10年多地流行病学调查均沿用了这一标准。由于调查年龄段差异，发生率在17.7%-65.9%不等,其中宝鸡市和深圳市以婴儿为研究对象，发生率分别为47.92%和43%,表明睡眠发生率可能地区差异不大。儿童睡眠对于儿童健康成长的意义尚有待进一步研究，比如：睡眠与大脑的关系？能否找到更好的适宜推广的技术？以进一步了解婴儿睡眠状况，提高婴儿睡眠质量。另外，包括研究者和家长使用的，如：营养、家庭养育环境、婴儿自身因素等方面，哪些因素可能对婴儿睡眠产生更多的影响？针对这些因素能采取什么样的于预措施？不同的睡眠习惯对儿童发展是否存在以及存在

11、何种影响？以便于给家长一个更加清晰的有循证依据的指南，来促进儿童更好的睡眠。近年来，在睡眠环境监控方面，人们不断提出新的方法，郭国法等人提出一种基于脉象传感器的睡眠监控系统，通过对比正常情况下人体睡眠时的脉搏参数判断人体所处的睡眠状态是否正常，但这种方法过于复杂。王瑞英等人融合信息论和认知行为科学等，通过认知行为学来控制失眠的理论和方法以及结合现代微电子技术和计算机技术，依据睡眠逐渐过渡的特点，准确测评睡眠中过渡的状态，分析睡眠的过程中失眠的原因提出了解决失眠的有效方法但这种方法并不适用于监测失眠环境。最终，邢文姬等人提出的婴儿睡眠监护系统方法，这也是目前被人们广泛使用的一种方法，便是通过使用

12、单片机处理布置在各种传感器的数据等，通过无线通信措施将异常信息及时的传递给用户，同时可以实时传递婴儿睡眠各项数据的实时图像，使婴儿睡眠的各种状况可以清楚被监测，系统的使用硬件完成，使用方法简单，实现了进行睡眠监测。1.3 国内外研究现状由于睡眠障碍的定义不一致以及采样元素的危害，参考文献报告了不同的睡眠障碍和发病率。国外各种临床流行病学调查数据表明，25%-40%儿童和青少年长大后会出现失眠，青少年的睡眠不足很常见。在现阶段，英国，欧洲和日本的诊疗监测系统软件的发展趋势一直是技术领先的非资本主义国家，不难看出，诊疗监控系统软件的发展趋势有很大不同。联合王国对诊断和治疗监测系统软件进行科学研究已

13、经四十多年了。这是科学研究，诊断和治疗监测的开始。在发展中国家，它已经投入了大量资金，其技术已经非常成功。日本和欧洲后来也发展了趋势。英国已经有两家公司拥有诊断和治疗监测设备制造业产品的研发水平是首屈一指的。CADWE11实验室公司和CSIECG监护仪公司在人脑电监护和ECG监护仪的主要生理参数方面均处于世界领先地位。与海外发展地区相比，中国起步较晚。1990年代竣工的北京发展趋势商业大厦是中国第一座智能建筑。建筑物中的自然通风和照明效果控制基于计算机技术。技术和工业生产自动化已在技术上完成。从那时起，中国创建了许多大中型智能系统房屋。自2009年以来，物联网技术已被纳入中国五个新的战略性产业

14、链之一连接网络的关键组成部分，中国的智能家居系统研究随着科学研究的快速发展趋势，许多传统的家用电器公司和新兴技术公司已经增加了该领域，以制造更多有用的智能家居系统产品。作为中国著名的传统家用电器行业,美的已经陆续发布了冰箱和智能镜等产品。冰箱通过WiFi连接到Intemet。客户可以立即在手机上检查每个冰箱外壳的温度，并且可以对其进行远程控制。智能镜是一款智能镜，具有多种内置检查组件，实时监控系统的浴室温度，环境湿度，色度和空气指数等各种环境参数，运行Android手机系统，可以播放娱乐节目让顾客在洗澡时欣赏。作为中国传统技术有限公司，华为在2018年6月的“2018华为设备全球合作伙伴与开发

15、商交流大会”上发布了其智能家居系统知名品牌华为致炫与其他公司不同。同样，华为已经开放了自己的华为Hi1ink智能家居系统服务平台，其他中国公司也可以为此协议开发兼容产品。华为已经合作发布了可以根据无线网络进行操作的智能台灯和智能灯泡。高质量的合作伙伴开放式服务平台促进了华为智慧选择在中国家用家具行业中具有强大的竞争力。小米科技是一家成立于2010年的新兴技术公司。尽管该公司成立较晚，但它在智能产品（如智能手机，互联网电视和智能家居系统）中发展迅速。与专注于个性化设计的传统家电行业不同，华为主要介绍物联网云平台。小米手机以手机为关键，小米建立了自己的物联网技术智能家居系统生态系统。小米在智能家居

16、系统产品领域发布了一系列的智能家居产品，包括一整套家庭环境监控产品，如小米米家温湿度传感器，小米米家人体传感器，烟雾报警器及其智能网关IPo客户可以在手机上进行实时监控，或者在当前阶段使用小爱智能扬声器，这是中国最具成本效益和最受欢迎的解决方案。1.4 课题研究内容人体温度的相对稳定性是维持人体正常生活活动的关键标准之一。如果人体温度高于41度或小于25度，将严重危害各种系统软件（特别是中枢神经系统）的功能主题活动，甚至伤及生命。人体的热量产生和排出受中枢神经系统调节。许多疾病会阻碍体温的正常调节并导致体温变化。在临床医学中，检查婴儿的体温，观察婴儿的体温变化对于确定诊断或区分某些疾病的康复具有关键的实际意义。客户可以进行温度测量，对人体温度