一种双功能踢被报警器设计

丁旭光 陈玉娟 任潇 郑泰

【摘 要】孩子睡觉踢被是父母防不胜防的事情，使得很多的父母不能安心的休息，从而带来不能安心工作等一系列的问题。孩子也常常因此受凉感冒。文章通过电子智能信息技术来实现温度，运动，信号及传感功能实现一个更加全面化功能的踢被报警器。运用电子信息技术帮助家长解决孩子踢被问题。

【关键词】踢被;电子信息技术;功能模块化;陀螺仪;单片机

中图分类号：Z              文献标识码：J文章编号： 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

本文设计的是一种结合运动与体温的踢被报警器，当孩子进入睡眠后，报警器开始工作，首先检测孩子睡觉时是否运动，孩子没有运动的时候，一切正常;当孩子运动了，其次进行检测孩子的体温，温度没有变化时，报警器也不会有什么变化，当温度变化时，报警器就会有变化，通过蓝牙或者无线传输到父母的设备上，提醒父母孩子踢被了。采用运动与体温相结合的形式，可以解决单一作用的不足，如孩子运动了不一定踢被和所测的温度可能是被子内温度，从而减小判断的误差，而且发声源远离孩子，这样报警器传出的警报声就不会影响到孩子的睡眠，使得父母与孩子都能很好的休息。

1 踢被报警器的研究背景及意义

1.1 研究背景

孩子健康成长，是每个父母的心愿。儿童正处于身体发育期，睡觉的时候体温会升高，正常盖被的情况下会感觉到热，而儿童会比成人有更多的翻身动作，出现踢被等动作。孩子睡觉踢被却是父母防不胜防的事情，使得很多的父母不能安心的休息，从而带来不能安心工作等一系列的问题。孩子也常常因此受凉感冒，甚至导致其他的问题。

1.2 踢被报警器产品现状

为了解决孩子睡觉踢被这个问题，市场上也设计了很多的产品，比如有睡袋，光感报警，红外报警（感应毯）等，但是睡袋的透气性差，而且睡袋可能潮湿，婴儿还会有束缚感：对于光感报警：这个必须要开个小灯，就算是晚上也会相当于一个白天的状态，这个会影响孩子的睡眠和发育;至于感应毯，小孩容易出汗从而导致危险，而且小孩睡觉可能是毯子折叠而误判。在这些基础上后来有了报警器，原先市场上的踢被报警器是通过夹子夹在被子上的，但是这个角度不好控制，有时候被子被踢开了但夹子还夹在被子上面，，从而使孩子因误报或不报而感冒。为了解决这个问题，后来设计了一种温度报警器，但是这种报警器会受到被子里温度的影响，从而导致小孩踢了被子但是报警器没检测出来，而且报警器发出的声音直接通过报警器发出，這会吵醒孩子甚至吓到孩子。

1.3 研究意义

运用现代数字技术通过选择电路使各模块之间紧密联系，在减少孩子因踢被子而感冒的几率的同时使父母晚上能安心休息，不影响第二天的工作。低廉的造价降购买的金额，环保的材料让千万家庭安心的选择。目前，本产品应用于儿童的睡眠，将产品稍加改进，对年纪大的老人也是适用的。这使得我们的生活更加便捷智能，父母不用去担心孩子因踢被子而生病，也不会因此而感到睡眠的不足。

2 研究的目标及主要内容

2.1 研究目标

产品性能好，低功耗，超长蓄电，使用时间长;体积小，轻便，可穿戴;温度可调性大，可以根据气候自行调节报警的温度，更灵敏，且音量可调节，调节的上下分贝幅度之间经检测均合格。

2.2 主要内容

通过电子智能信息技术来实现温度，运动，信号及传感功能实现一个更加全面化功能的踢被报警器。该设计运用数字电路及控制电路方式，通过热敏电阻来测量温度差以及振动来感应人体运动相结合的模块而引发输出电路（报警装置）再通过蓝牙和无线技术实现实时与智能设备的传输。通过电子智能信息技术来实现温度，运动，信号及传感功能实现一个更加全面化功能的踢被报警器。这个器材最初采用电池供电，暂不支持充电功能，充电电池（锂电池）固定在模型中会存在空间问题以及安全问题。该设计中关于运动模块和温度模块的结合如此：当使用者佩戴该产品时，开启实时监控状态，当使用者运动时相对应的运动模块检测到振动，但报警器不会产生反应，除非温度模块检测到了恒值温度产生大幅度变化（温度差超过设定值）时，报警器发生报警，实现两个模块控制一个输出。出于对婴儿们睡眠时无意识的动作（踢被行为）让其受凉，导致大多数家长们不能第一时间关注到宝宝们的健康而担忧，故设计此款产品，能有效实时反馈给家长们宝宝是否有踢被并且影响到了宝宝的熟睡质量。

3 设计研究技术路线

3.1 整体设计方案

由陀螺仪组成的运动模块可以精确测量目标的运动加速度，蓝牙模块将陀螺仪感应器检测的数据上传到数据处理模块，数据处理模块通过事先设定好的数据判断目标是否超过正常值（正常睡眠状态）。若超过正常值，数据处理模块对温度模块下达工作指令，温度检测装置测量被子里外温度并将数据传输到数据处理模块，若温度模块检测数据超过5℃，数据处理模块下达警报器工作指令，警报器设置在父母的房间，警报声设置为婴儿啼哭声（母亲对婴儿的啼哭声的感应超过其他声音）。

3.2 应用技术

3.2.1 运动模块

运动模块由陀螺仪传感器和蓝牙组成。陀螺仪传感器是一个简单易用的基于自由空间移动和手势的定位和控制系统，三轴陀螺仪最大的作用就是"测量角速度，以判别物体的运动状态，所以也称为运动传感器"。加速度计是惯性导航和惯性制导系统的基本测量元件之一，加速度计本质上是一个振荡系统，安装于运动载体的内部，可以用来测量载体的运动加速度。MEMS类加速度计的工作原理是当加速度计连同外界物体（该物体的加速度就是待测的加速度）一起作加速运动时，质量块就受到惯性力的作用向相反的方向运动。质量块发生的位移受到弹簧和阻尼器的限制，通过输出电压就能测得外界的加速度大小。

3.2.2 数据处理模块

数据处理模块由单片机和无线网络设备组成。单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存无线网络在无线局域网的范畴是指“无线相容性认证”，实质上是一种商业认证，同时也是一种无线联网技术，以前通过网线连接电脑，而无线保真则是通过无线电波来连网;常见的就是一个无线路由器，那么在这个无线路由器的电波覆盖的有效范围都可以采用无线保真连接方式进行联网，如果无线路由器连接了一条ADSL线路或者别的上网线路，则又被称为热点。无线网络是一种能够将个人电脑、手持设备（如PDA、手机）等终端以无线方式互相连接的技术。

3.2.3 温度模块

温度模块由热敏电阻和蓝牙4.0组成。热敏电阻器是敏感元件的一类，按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻器（PTC）和负温度系数热敏电阻器（NTC）。热敏电阻器的典型特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值。正温度系数热敏电阻器（PTC）在温度越高时电阻值越大，负温度系数热敏电阻器（NTC）在温度越高时电阻值越低，它们同属于半导体器件。

3.2.4 报警模块

报警模块由扬声器和振动器组成。扬声器是扬声器单元的简称，也可简称单元，又称“喇叭”。是电声换能器件，在电声领域很常见。扬声器在电声系统中是一个较薄弱的组件，却又是一个重要组件。扬声器的种类繁多，而且价格相差很大。音频电能通过电磁、压电或静电效应，使其纸盆或膜片振动周围空气造成音响。振动器如图所示，手机振动器就是由一个微型的普通电动机加上一个凸轮，也叫偏心轮、离心轮、振动端子、平衡轮，大部分电动机外部还包有橡膠套，主要起到减振和辅助固定作用，以及提醒人们。

4 结束语

在现代电子信息技术的快速发展的推动下，单片微处理器已广泛应用于仪器，医疗设备和工业控制领域，在降低成本的同时，给人们带来更精确的控制与管理。本文主要设计研究一款双功能防踢被报警器，结合市场上已有的产品的优缺点，运用单片机的功能模块化，方便对设计产品的检测和维修，降低了研发和制造成本使更多家庭感受现代科学技术。

【参考文献】

[1]许元巨.FAST-T剑杆织机织造电子线路板用无捻玻纤织物[J].产业用纺织品，2000.08.

[2]高旭，王进美，王淼.电子智能型纺织品[J].现代纺织技术，2010.01.

[3]闵德良.一种儿童智能防蹬被[P].中国专利：CN107510316A，2017-12-26.