一、項目概述
　　1.1 項目摘要
　　嬰兒安睡寶是基于STEVAL-MK1062V2開發套件的一個智能搖床。它通過利用開發板上的傳感器，增加電機，GPRS，音樂播放和聲音傳感器來對嬰兒睡眠環境進行監測并控制，使嬰兒在一個溫暖舒適的環境成長。
　　1.2 項目背景
　　睡眠對于嬰兒的成長發育起著至關重要的作用。事實上，1歲前的嬰幼兒每天至少有16小時是在睡覺中度過的，這是由于他們的腦部還沒有完全發育成熟，很容易疲勞入睡。而且只有充足的睡眠，才能保證各組織器官的發育和成熟。否則，對腦組織的成熟及各器官的生長發育都是不利的。一個良好的睡眠環境是睡眠質量的保證，傳統的搖床只是提供一個睡眠地方，并未對監測和改善嬰兒的睡眠環境，它至少存在以下缺陷：
　　1. 當今社會的競爭越來越激烈，年輕的父母白天要工作晚上還要照顧寶寶睡覺，這已經嚴重影響了他們的休息。如何既能減輕父母的負擔，又能夠照顧好寶寶休息成為亟待解決的問題。
　　2. 寶寶在家睡覺，家長去外面買菜或臨時出門做點事，這時寶寶突然醒來家長卻不知道，寶寶有可能出現各種危險。
　　3. 嬰兒的大腦是脆弱的，當有如手機，無線對講機等大功率設備在嬰兒旁邊工作時其產生的輻射必然會對大腦的發育產生影響。如何在發現輻射時通知家長保障嬰兒的睡眠質量是需要考慮的問題。
　　4. 溫度、濕度等天氣條件也是影響寶寶睡眠質量的重要因素。如果能夠根據嬰兒的睡眠情況自動調節空調，使其到達一個理想的睡眠環境，將會使嬰兒發育更加良好。
　　針對以上這些問題，我們設計了本“嬰兒安睡寶”，旨在為嬰兒提供一個舒適、健康的睡眠環境，同時解決家長帶寶寶的經驗基本為零，且工作節奏快，時間少，缺乏嬰幼兒護理方面的相關知識和經驗等問題。
　　二、需求分析
　　2.1 功能要求
　　本嬰兒安睡寶的功能為：
　　1. 寶寶從睡夢中醒來后，必定會翻轉晃動，陀螺儀，加速度計通過搖床晃動幅度和加速度判斷嬰兒是否醒來，然后通過GPRS通知家長，同時電機控制搖床搖動，播放兒歌或講故事，使得寶寶再次安靜入睡。
　　2. 當手機或大功率電器靠近搖床，電磁輻射物對必然對地磁產生影響，地磁力計通過檢測地磁的變化達到對輻射的監測。然后發出警報，避免輻射源靠近。
　　3. 壓力和溫度傳感器對環境氣壓、溫度等進行實時監控，超出適宜的溫度、壓力值時將提醒家長，并立刻調節空調的輸出，重新讓嬰兒感到舒適。
　　4. 聲音傳感器監測嬰兒的哭聲，當哭聲超過一定限度，或持續一定時間時，系統將會通知家長。
　　5. 根據嬰兒的睡眠習慣，本安睡寶能夠記錄下多次睡眠的數據，通過模糊算法和內置小型專家系統，自動調節適合不同寶寶的 搖床晃動頻率、睡眠溫度等。
　　2.2 性能標準
　　整個系統的核心采用STM32來完成。通過溫度傳感器、濕度傳感器、地磁傳感器、加速傳感器、陀螺儀以及聲音傳感器對寶寶睡眠環境和睡眠質量進行監測。在出現異常情況時，本系統能夠自動調節并通知家長。
　　同時，本系統內置了模糊算法和小型的專家系統，在每次寶寶入睡時自動記錄本次睡眠的各種數據：如進入睡眠的時間，當前溫度，搖床晃動頻率，角度等。通過多次的測量和數據的積累，系統將會自動調節找到不同寶寶喜愛的睡眠環境，適應不同寶寶的需要。
　　三、方案設計
　　3.1 系統功能實現原理
　　
　　系統結構示意圖
　　
　　系統硬件結構框圖
　　GPRS：即是通用無線分組業務。它采用分組交換方式傳輸數據。
　　溫度傳感器：基于金屬導體的電阻值對溫度的變化而改變，通過讀取電阻值電阻的大小得到溫度。
　　濕度傳感器：利用濕敏材料對水分子的吸附能力或對水分子產生物理效應的方法測量濕度。
　　地磁傳感器：采用法拉第電磁感應定律，即線圈切割地磁場磁力線產生感應電動勢的原理，多應用于飛行器，船舶等主要用途是感應姿態的變化。
　　氣壓傳感器：通過測量壓敏電阻的阻值，一電壓信號的方式檢測。
　　加速度傳感器：將加速度這一物理信號轉變成便于測量的電信號。
　　聲傳感器：張緊的膜片與其靠得很近的后極板組成一電容器。在聲壓的作用下，膜片產生與聲波信號相對應的振動，使膜片與不動的后極板之間的極距改變，導致該電容器電容量的相應變化。因此，電容式傳聲器是一極距變化型的電容傳感器。運用直流極化電路輸出一交變電壓，此輸出電壓的大小和波形由作用膜片上的聲壓所決定。
　　陀螺儀：一個旋轉物體的旋轉軸所指的方向在不受外力影響時，是不會改變的。人們根據這個道理，用它來保持方向，制造出來的東西就叫陀螺儀。陀螺儀在工作時要給它一個力，使它快速旋轉起來，一般能達到每分鐘幾十萬轉，可以工作很長時間。然后用多種方法讀取軸所指示的方向，并自動將數據信號傳給控制系統。
　　音樂播放芯片：通過內部的振蕩電路，再外接小量分立元件，就能產生各種音樂信號。
　　電機：通電導體在磁場中受到電磁力作用，產生運動。
　　3.2 硬件資源配置
　　由于板卡上已經包含了加速傳感器、陀螺儀、地磁傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器，所以本系統需要外擴音樂播放模塊，電機控制模塊，GPRS模塊以及聲音傳感器模塊。
　　音樂模塊：此模塊采用VS1003B作為MP3音頻解碼芯片，MP3文件存放在
　　STEVAL-MKI062V2開發套件的MICRO SD中，通過J8的SPI口VS1003模塊與開
　　發套件連接，傳送數據。
　　電機控制模塊：通過STM32F103內置的PWM TIMER配合外部電機控制板進行電機轉速
　　的控制。
　　GPRS模塊：該模塊與STEVAL-MKI062V2開發套件的擴展口UART2相連，通過半串
　　口開發套件控制GPRS模塊發送短信。
　　聲音傳感器模塊：通過開發套件中的普通GPIO上高低電平的變化獲得聲音傳感器模塊
　　的輸出。