基于压力传感器的婴儿被压伤亡隐患消解装置的制作方法

本实用新型涉及婴儿保护方法，更具体地涉及一种基于压力传感器的婴儿被压伤亡隐患消解装置。

背景技术：

近年来，婴儿意外被熟睡的父母压伤、压死的案例屡见不鲜，百度搜索“婴儿熟睡被压死”可以找到223万条相关结果，其中年轻妈妈喂奶睡着压死70天宝宝，父亲夜晚熟睡中压死出生仅37天的女婴等惨痛案例触目惊心。现今社会，大多家庭都是独生子女，孩子的意外身亡给父母带来了沉痛打击，甚至会击垮整个家庭。针对这一安全隐患及现实案例，各大论坛展开了激烈讨论。项目组对论坛讨论及身边年轻父母的观念进行了调研，结果发现，分床睡能够有效避免婴儿被压伤亡这一问题，然而绝大多数父母并不接受这一方案。基于中国传统文化及教育方式，父母普遍表示与婴儿同床而眠能增进亲子感情，有助于第一时间照顾婴儿的需求，可以避免婴儿着凉、惊醒等问题。在这一传统背景下，如何保障婴儿睡眠中的安全，消除婴儿被压伤亡的安全隐患值得研究。本项目拟基于压力传感器设计一个婴儿保护毛毯，感知婴儿睡眠区域的压力，若区域压力骤增或超过设定的阈值，则警示父母，消解潜在的安全隐患，保护婴幼儿生命安全。

技术实现要素：

1.实用新型目的。

本实用新型通过在毛毯内部嵌入压力传感器，同时在毛毯上安装保护装置，通过弧形支架支撑网兜布置在毛毯上方，通过压力传感器感应毛毯上滑道内压力变化及滑倒之间压力变化，确定婴儿安全状态。

2.本实用新型所采用的技术方案。

一种基于压力传感器的婴儿被压伤亡隐患消解装置，包括毛毯、套壳和保护装置；所述毛毯为矩形结构，四边通过橡胶包裹，毛毯内部安装有压力传感器，三个或三个以上压力传感器嵌入毛毯中,毛毯靠两侧位置分别设置有滑道，两滑道分别相对毛毯两侧边平行设置，压力传感器分别设置在滑道下部及两滑道之间位置，毛毯1上边缘设置有多个定位孔，毛毯下部靠边缘位置设有锁槽；所述套壳成矩形结构，内部为空心结构，套壳底部边缘为中空结构，套壳底部边缘包裹在毛毯上边缘，套壳底部边缘设有与毛毯上边缘相对应的定位柱，套壳上设有弧形开口；保护装置由弧形支架与网兜组成，弧形支架形状与套壳上弧形开口相匹配。

更进一步，弧形支架设有三个或三个以上，最靠近套壳的弧形支架固定在套壳内部，弧形支架穿插在网兜上，拉开时，弧形支架从套壳上弧形开口内拉出，沿滑道移动，至网兜覆盖毛毯两滑道之间。

更进一步，弧形支架两端为球状结构，且与毛毯滑道配套使用，最外侧弧形支架上设有拉环，拉环与毛毯下部锁槽配和工作。

更进一步，毛毯滑道顶端与套壳弧形开口两端相交，弧形支架在拉出套壳后沿滑道移动。

更进一步，所述套壳上还安装有控制器，控制器与压力传感器电连接，所述控制器使用带有学习功能的STC89C52单片机芯片处理机。

更进一步，压力传感器采用压敏电阻器。

更进一步，所述套壳上还安装有控制器，控制器与压力传感器电连接，所述控制器采用STC89C52单片机芯片处理机。

更进一步，所述压力传感器采用压敏电阻器。

更进一步，所述的STC89C52芯片的40号以及31号引脚接电源VCC，20号引脚接地GND；P00-P07号端口接并联的七段数码管的相应端口，数码管的C1、C2、C3、C4端口分别与R2、R3、R4、R5四个1K欧的电阻相连，并串联接入到单片机STC89C52芯片P20、P21、P22、P23四个引脚中，P2口实现通用I/O口和地址输出的功能；其中P10、P12端口分别与L1、L2两个发光二极管相连，并且并联到同一个阻值为1K欧的电阻R6上，接入电源；STC32C52芯片中的P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口；P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入和时器/计数器2的触发输入。

更进一步，还包括电源开关装置，SW1是用来控制字符集和页长功能的开关，红外灯J1通过SW1与VCC电源相连，与电源通电时红外灯瞬时点亮。

更进一步，还包括按压型复合开关装置K4，其两头分别接电源VCC和重置引脚RST，并通过与一个电容含量为10uf的电容C1相并联，按压开关K4达到电容充放电实现复合型开关。

更进一步，还包括外接晶振引脚，X1与XTAL1片内振荡电路的输入端相连，X2与XTAL2片内振荡电路的输出端相连，两头与Y1安规电容相连，并与两个30PF的电容C3、C4并联；Y1电容是分别跨接在电力线两线和地之间的电容，起到滤波和耦合作用。

更进一步，所述的压力传感器通过连接P30串行通信数据接收端和P31串行通信数据发送端，实现在电路内被阻断处或孤立不通的电路之间，起到桥梁的功能。

2.本实用新型所产生的技术效果。

本实用新型通过弧形支架和压力传感器的配合使用，实时监控婴儿安全状况，安全准确，同时弧形支架上安装有保护装置，极大的防止外物掉落砸在婴儿身上使婴儿受到伤害。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型毛毯剖切示意图；

图3为本实用新型毛毯剖切示意图；

图4为本实用新型弧形支架位置图；

图5为本实用新型弧形支架与滑道位置图；

图6为本实用新型婴儿被压伤亡隐患消解装置的流程图；

图7主要为STC89C52单片机芯片处理机的各部分引脚及其功能图；

图8主要为电源开关装置图；

图9主要为电源开关装置图；

图10为外接晶振引脚图；

图11为接插件连接器图；

图12为ADC0832与单片机的接口4条数据线图；

图13中的LS1为为蜂鸣器装置；

图14为阈值修改装置，

图15本实用新型整体电路示意图。

图中：1毛毯、2滑道、3压力传感器、4套壳、5保护装置、6定位孔、7锁槽、8定位柱、9弧形开口、10弧形支架、11控制器。

具体实施方式

实施例1

本实用新型公开的一种基于压力传感器的婴儿被压伤亡隐患消解装置，如图1所示，包括毛毯1、套壳4和保护装置5；所述毛毯1为矩形结构，四边通过橡胶包裹，如图2所示，毛毯1内部安装有压力传感器3，三个或三个以上压力传感器3嵌入毛毯1中,毛毯靠两侧位置分别设置有滑道2，两滑道分别相对毛毯两侧边平行设置，压力传感器3分别设置在滑道2下部及两滑道之间位置，毛毯1上边缘设置有多个定位孔6，毛毯1下部靠边缘位置设有锁槽7；所述套壳4成矩形结构，内部为空心结构，套壳4底部边缘为中空结构，套壳4底部边缘包裹在毛毯1上边缘；

如图3所示，套壳4底部边缘设有与毛毯上边缘相对应的定位柱8，套壳上设有弧形开口9；保护装置5由弧形支架10与网兜组成，弧形支架10形状与套壳上弧形开口9相匹配。

如图4所示，弧形支架设有三个或三个以上，本实施例以7根为例，最靠近套壳的弧形支架固定在套壳内部，弧形支架10穿插在网兜上，拉开时，弧形支架从套壳上弧形开口9内拉出，沿滑道2移动，至网兜覆盖毛毯1两滑道2之间。

如图4所示，弧形支架10两端为球状结构，且与毛毯滑道配套使用，如图1所示，最外侧弧形支架10上设有拉环，拉环与毛毯下部锁槽7配和工作。

如图1所示毛毯滑道2顶端与套壳4弧形开口两端相交，弧形支架10在拉出套壳后沿滑道移动。

所述套壳上还安装有控制器11，控制器11与压力传感器3电连接，所述控制器11使用带有学习功能的STC89C52单片机芯片处理机。

在毛毯内部嵌入压力传感器，同时在毛毯上安装保护装置，通过弧形支架支撑网兜布置在毛毯上方，通过压力传感器感应毛毯上滑道内压力变化及滑倒之间压力变化，确定婴儿安全状态。

通过弧形支架和压力传感器的配合使用，实时监控婴儿安全状况，安全准确，同时弧形支架上安装有网兜，极大的防止外物掉落砸在婴儿身上使婴儿受到伤害。

实施例2

如图6所示，为本实用新型婴儿被压伤亡隐患消解装置的流程图,婴儿在被放到毛毯上时,与毛毯相连接的压力传感器立即开始采集数据,压阻压力传感器主要基于压阻效应。压阻效应是用来描述材料在受到机械式应力下所产生的电阻变化。不同于上述压电效应，压阻效应只产生阻抗变化，并不会产生电荷。电阻变化主要是由于其三个导带谷对的位移所造成不同迁移率的导带谷间的载子重新分布，进而使得电子在不同流动方向上的迁移率发生改变。

其次是由于来自与导带谷形状的改变相关的等效质量的变化,平时敏感芯体没有外加压力作用，电桥处于平衡状态，当传感器受压后芯片电阻发生变化，电桥将失去平衡。若给电桥加一个恒定电流或电压电源，电桥将输出与压力对应的电压信号，这样传感器的电阻变化通过电桥转换成压力信号输出。

电桥检测出电阻值的变化，经过放大后，再经过电压电流的转换，变换成相应的电流信号，该电流信号通过非线性校正环路的补偿，即产生了输入电压成线性对应关系的4～20mA的标准输出信号。输出的信号通过A/D转换将电阻按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号，通过一定的算法处理将数据通过显示屏显示出来，超过人为设定的阈值时蜂鸣器立即报警。

图7主要为STC89C52单片机芯片处理机的各部分引脚及其功能。STC89C52芯片的40号以及31号引脚接电源VCC，20号引脚接地GND，为了保障芯片能够正常运行。P00-P07号端口接并联的七段数码管的相应端口，数码管的C1、C2、C3、C4端口分别与R2、R3、R4、R5四个1K欧的电阻相连，并串联接入到单片机STC89C52芯片P20、P21、P22、P23四个引脚中，P2口可以实现通用I/O口和地址输出的功能，当P2口作用于通用I/O口时，在“控制”端的作用下，多路开关MUX转向锁存器Q端，构成一个准双向口，并具备输出、读引脚和读锁存器3种工作方式。STC89C52单片机处理芯片的其他引脚与各功能在涉及到相应的元器件时再做详细说明。

其中P10、P12端口分别与L1、L2两个发光二极管相连，并且并联到同一个阻值为1K欧的电阻R6上，接入电源。STC32C52芯片中的P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入(P1.0/T2)和时器/计数器2的触发输入(P1.1/T2EX)。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。

图8、图9主要为电源开关装置，SW1是用来控制字符集和页长等功能的DIP开关，将其设为对应的ON或OFF状态就可以实现对应的功能，红外灯J1通过SW1与VCC电源相连，可以实现与电源通电时红外灯可瞬时点亮的功能。

K4为一个按压型复合开关装置，即按下按钮帽时，桥式动触头向下运动，使常闭触头先断开后，常开触头才闭合；当松开按钮帽时，则常开常开触头先分断复位后，常开触头再闭合复位，其两头分别接电源VCC和重置引脚RST，并通过与一个电容含量为10uf的电容C1相并联，按压开关K4达到电容充放电实现复合型开关的效果。

图10为外接晶振引脚，X1与XTAL1(Pin19)片内振荡电路的输入端相连，X2与XTAL2(Pin20)片内振荡电路的输出端相连，两头与Y1安规电容相连，并与两个30PF的电容C3、C4并联。

Y1电容是分别跨接在电力线两线和地之间的电容，主要有两个作用，其一是滤波作用:在电源电路中，整流电路将交流变成脉动的直流，而在整流电路之后接入一个较大容量的电解电容，利用其充放电特性，使整流后的脉动直流电压变成相对比较稳定的直流电压。

由于大容量的电解电容一般具有一定的电感，对高频及脉冲干扰信号不能有效地滤除，故在其两端并联了一只容量为0.001--0.lpF的电容，以滤除高频及脉冲干扰。其二是耦合作用：作为两个电路之间的连接，允许交流信号通过并传输到下一级电路。在低频信号的传递与放大过程中，为防止前后两级电路的静态工作点相互影响，常采用电容藕合.为了防止信号中韵低频分量损失过大，一般总采用容量较大的电解电容。

图11为接插件连接器，Header 4即为拥有四个排针的接插件连接器，接插件是连接电子线路的定位接头，有插件和接件构成，一般状态是可以完全分离的。接插件与开关的本质区别在于前者只有插入拔除两种状态，而开关可以在本体上实现电路的转换，接插件的接触对存在固定的对应关系。

本装置的压力传感器通过连接P30串行通信数据接收端和P31串行通信数据发送端，从而实现在电路内被阻断处或孤立不通的电路之间，起到桥梁的功能，担负起电流或信号传输的任务。

图12为ADC0832与单片机的接口应为4条数据线，分别是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端与DI端在通信时并未同时使用并与单片机的接口是双向的，所以在I/O口资源紧张时可以将DO和DI并联在一根数据线上使用。当ADC0832未工作时其CS输入端应为高电平，此时芯片禁用，CLK和DO/DI的电平可任意。当要进行A/D转换时，须先将CS使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。此时芯片开始转换工作，同时由处理器向芯片时钟(CLK)输入端输入时钟脉冲，DO/DI端则使用DI端输入通道功能选择的数据信号。在第一个时钟脉冲的下沉之前DI端必须是高电平，表示启始信号。在第二、三个脉冲下沉之前DI端应输入两位数据用于选择通道功能。

当两位数据为“1”、“0”时，只对CH0进行单通道转换。当2位数据为“1”、“1”时，只对CH1进行单通道转换。当两位数据为“0”、“0”时，将CH0作为正输入端IN+，CH1作为负输入端IN-进行输入。当两位数据为“0”、“1”时，将CH0作为负输入端IN-，CH1作为正输入端IN+进行输入。到第三个脉冲的下降之后DI端的输入电平就失去输入作用，此后DO/DI端则开始利用数据输出DO进行转换数据的读取。从第4个脉冲下降沿开始由DO端输出转换数据最高位Data7，随后每一个脉冲的下降沿DO端输出下一位数据。直到第11个脉冲时发出最低位数据Data0，一个字节的数据输出完成。也正是从此位开始输出下一个相反字节的数据，即从第11个字节的下降沿输出Data0。随后输出8位数据，到第19个脉冲时数据输出完成，也标志着一次A/D转换的结束。最后将CS置高电平禁用芯片，直接将转换后的数据进行处理就可以了。

作为单通道模拟信号输入时ADC0832的输入电压是0—5V且8位分辨率时的电压精度为19.53mV，即(5/256)V。如果作为由IN+与IN-输入的输入时，可是将电压值设定在某一个较大范围之内，从而提高转换的宽度。但值得注意的是，在进行IN+与IN-的输入时，如果IN-的电压大于IN+的电压则转换后的数据结果始终为00H。

图13中的LS1为为蜂鸣器装置，使用SH69P43为控制芯片，使用4MHz晶振作为主振荡器。PORTC.3/T0作为I/O口通过三极管Q2来驱动蜂鸣器LS1，而PORTC.2/PWM0则作为PWM输出口通过三极管Q1来驱动蜂鸣器LS2。连接按键的I/O口开内部上拉电阻。其一端与电源相连接，一端通过三极管Q5 8550串联上1K欧的电阻R1与P16号引脚相连，并接地。接通电源后，使得振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场，振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。

图14为阈值修改装置。三个按键K1、K2、K3分别与STC89C52中的P33外部中断1请求端口、P34定时/计数器0外部计数输入端口、P35定时/计数器1外部计数输入端口相连接，并接地。通过软件编程的方式对这三个按键开关进行设置，分别设置为阈值加、阈值减以及确认按钮，实现外部非编程方式修改阈值的功能。阈值在软件编程中已设置最大阈值，通过外部修改时并不会超过阈值修改的最大范围。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。