專利名稱：多功能嬰兒監護、教學機的制作方法
技術領域：
本實用新型屬電子產品技術領域，具體涉及一種嬰兒監護、學習用的多功能儀器。
背景技術：
嬰兒一出生，就會發出哇哇的哭聲，啼哭是嬰兒表達的惟一方式，這是一種特殊的“語言”，不同的哭聲能表達嬰兒不同的情緒狀態意向要求。可成人并不能每次都準確地解釋嬰兒哭的原因，這樣難免造成對嬰兒護理、照料不周，有時還可能造成誤解。尤其，當嬰兒睡眠時，大人可能離開嬰兒，去干別的事情，而當嬰兒醒來啼哭時，大人往往不知道。這樣會延誤照料和護理時間，嚴重者可能導致意外事故的發生。此外，嬰兒具有一定的本能，如果能予以科學、合理的開發，有可能獲得快速健康的發展。而且，嬰兒的認識有一定的規律，嬰兒的教學也應該符合嬰兒的認知規律。目前，市場上有單純的哭聲判別器，有嬰兒學習用的VCD和多種智能教學玩具等。人們希望有能對嬰兒護理、教學等多種功能綜合的儀器問世。

發明內容
本實用新型的目的在于設計一種具有多種功能的嬰兒監護、教學機。
本實用新型設計的多功能嬰兒監護教學機，由中央處理、麥克風、語音輸入電路、語音輸出電路、揚聲器、鍵盤、樣本庫、液晶顯示器、無線發射電路、無線接收電路、定時器經電路連接組成，其結構如圖1所示。麥克風2與語音輸入電路3連接后再與中央處理器1連接，中央處理器1與語音輸出電路4連接后再與揚聲器5連接，鍵盤6、樣本庫7、定時器10分別與中央處理器1連接，中央處理器1與液晶顯示器8、無線發射電路9相連。其中，麥克風2、語音輸入電路3、中央處理器1、語音輸出電路4、揚聲器、鍵盤6、樣本庫7和液晶顯示屏8的連接關系構成嬰兒哭聲解讀裝置，見圖2所示；麥克風2、語音輸入電路3、中央處理器1和無線發射電路9的連接關系構成嬰兒哭聲發送器，與哭聲接收器配合，組成嬰兒哭聲監控裝置，這里哭聲接收器由無線接收電路11和揚聲器12組成，見圖3所示；中央處理器1、定時器10、語音輸出電路4和揚聲器5的連接關系構成嬰兒定時學習裝置，見圖4所示。
本實用新型中，鍵盤6設有6個功能鍵，即確認鍵(enter)、取消鍵(cancel)和上(up)、下(down)、左(right)、右(left)4個導航鍵，用于控制中央處理的狀態，見圖10所示。
本實用新型中，中央處理器1為裝置的核心部分，其電路原理圖見圖6所示。是32位CPU，采用S1C33209芯片，它有2個晶振電路、4個輸入輸出口、2個輸入口、24根地址線、16根數據線。
本實用新型中，語音輸入電路3由交流耦合電路、麥克風信號放大單元、低通濾波器、交流信號放大單元組成，見圖5所示。其中電阻R25、R26、R27、R28和電容C32、C33組成交流耦合電路；電阻R29、R30和電容C34、C35以及運放U6A組成麥克風信號放大單元；電阻R31、R32、R33、R34、R35和電容C37、C38、C39、C40以及U6B組成4級低通濾波器；電阻R36、R37、R38、R39和電容C41、C42、C43以及U713組成交流信號放大單元。
本實用新型中，語音輸出電路4由低通濾波器和功率放大電路組成，見圖7所示。其中由電阻R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21和電容C23、C24、C25、C26、C27組成低通濾波器，由電阻R22、R23、R24和電容C28、C29、C30、C31以及U5組成功率放大電路，R24/R22為功率放大倍數。
本實用新型中，無線發射電路9由編碼器、電源、三級放大器組成，見圖8所示。其中，編碼器采用PT2262芯片，由P25和電阻R55、R56和三極管Q6組成編碼器的電源，編碼通過PT2262的P19管腳DOUT輸出，經過3級放大電路，由天線發射出去。
本實用新型中，無線接收電路11由接收天線、濾波電路、譯碼器組成，見圖9所示。其中，譯碼器采用PT2272芯片。而接收天線與濾波電路均為通常電路。
本實用新型中，定時器10電路也為通常電路，具體可采用Dallas公司的時鐘芯片。
本實用新型中，嬰兒哭聲解讀部分的工作原理如下哭聲從麥克風2輸入，在語音輸入電路3中經過濾波和放大處理，哭聲信號進入中央處理器1；樣本庫存儲嬰兒哭聲特征值文件；中央處理器1將接收到的哭聲信號進行AD轉換，獲得聲音的數字信號，并提取哭聲的特征值，將該特征值與樣本庫中的特征值進行比較，得到識別結果。該結果可以文字方式在液晶顯示器8上顯示出來，或者通過語音輸出電路4，經濾波、放大后，以語音方式由揚聲器5播出。
上述樣本庫中存儲的哭聲特征值文件，將嬰兒哭聲所反應的情緒狀態分為6種，即饑餓、不舒服、疲勞、驚嚇、煩躁不安、生病疼痛。中央處理器1將當前輸入的哭聲信號與樣本庫中的特征值文件所包含的6種狀態進行比對，從而判別哭聲所反映的情緒狀態。
本實用新型中，嬰兒哭聲監控部分的工作原理如下使用時，把發射裝置放置于嬰兒旁邊，接收裝置攜帶于成人身上。當嬰兒在睡眠時，大人可以在其他地方安心做事。嬰兒醒來啼哭時，哭聲立即通過麥克風2進入中央處理器1處理，然后由無線發射電路9將哭聲信號發射出去；在遠處的接收裝置接收信號后，驅動揚聲器發出提示音，提醒成人，孩子醒了。從而實現遠程監控嬰兒睡眠狀態。監控的距離可以根據需要設置，例如，可以是30米、50米或者100米等。
本實用新型中，嬰兒定時學習部分的工作原理如下按照嬰兒認知規律選擇一定教學內容，將其存儲于中央處理器中。教學內容按照難易程度分成若干個知識塊(例如拼音為一個塊)，并編寫相應的控制程序，每天定時播放。還可在嬰兒起床、活動、睡眠等時間定時播放音樂。由定時器10設定需要啟動學習程序的時間，中央處理器1根據設定的時間定時啟動學習程序，通過PWM MAIN和PWMSUT管腳輸出語音信號，并進入語音輸出電路，經濾波和放大，由揚聲器播放學習內容。
本實用新型可以幫助成人對嬰兒哭聲所反應的情緒狀態和需求進行判別，可以對嬰兒睡眠進行監控，并對嬰兒定時進行語言學習和音樂教學，實現更加科學、合理地對嬰兒進行照料和護理，更加科學、合理安排嬰兒的教學和活動，從而促進嬰兒健康地成長。


圖1為本實用新型結構的原理框圖。
圖2為嬰兒哭聲解讀部分的結構原理框圖。
圖3為嬰兒哭聲監控部分的結構原理框圖。
圖4為嬰兒定時學習部分的結構原理框圖。
圖5為語音輸入電路原理圖。
圖6為中央處理器電路原理圖。
圖7為語音輸出電路原理圖。
圖8為無線發射電路原理圖。
圖9為無線接收電路原理圖。
圖10為鍵盤電路原理圖。
圖11為本多功能機的外形結構圖。
具體實施方式
如圖10所示，本實用新型的鍵盤6設有6個鍵，具體為enter、cancel、up、down、right、left鍵。enter為確認鍵，cancel為取消鍵，其它幾個鍵分別為上下左右導航鍵。
如圖5所示，為本實用新型的語音輸入電路3，采用麥克風輸入?？蘼曂ㄟ^麥克風JP1輸入，R26、C32、R25、C33、R27、R28組成交流耦合電路。R26、C33組成的一級低通濾波器，對電源電壓產生的噪音濾除。R25的阻值(5.6K)跟麥克風自己的內阻(1.5K)之比，有了3.7倍的增益，一是減小電流功耗，再者是減輕下一級放大電路的負擔。C33、R27、R28則組成了高通濾波器，截至頻率為70Hz。C34、C35、R29、R30、U6A組成麥克風信號放大單元。R30/R29＝1倍的增益。R30的阻值可調，最多可達到500K，即500倍的增益。C34、R29組成一級高通濾波，截至頻率為150Hz。R31、R32、C37、R33、R34、C38、C39、U6B、R35、C40組成了4級低通濾波器，切除3.5KHz以上的頻率。C41、R36、R37、C42、R38、C43、R39、U7B組成交流信號放大單元。R39/R38＝1倍的增益，R39最多可達到100K，即10倍增益。C44、R40、R41組成高通濾波器，截至頻率為500Hz。C44可調，3300pF截至頻率為300Hz，4800pF截至頻率為250Hz。至此，聲音信號輸入到圖6中的AD0端。
如圖6所示，為本實用新型的中央處理器1，它是整個解讀裝置的心臟。有高低2個晶振電路、4個輸入輸出口、2個輸入口、24根地址線、16根數據線。中央處理器U1，即32位CPU，采用S1C33209芯片，接收到聲音信號，AD轉換后，把聲音模擬信號轉換為聲音數字信號，并提取特征值，把該特征值跟樣本庫中的特征值進行比較，得出識別結果，通過圖6中U1的PWM Main和PWM Sub管腳輸出聲音信號。
如圖7所示，為本實用新型的聲音輸出電路4，圖中的R14、R15、R16、C23、R17、R18、C24、R19、R20、C25、C26、U4A、R21、C28組成16KHz采樣頻率的低通濾波器。C29、R22、R23、R24、C30、C31、U5組成了功率放大電路，并最終由LS1揚聲器播放提示語音或音樂。R24/R22為功率放大倍數。
如圖8所示，為本實用新型的無線發射電路9，由編碼器、電源、三級放大器組成，編碼器采用PT2262芯片，由P25和電阻R55、R56和三極管Q6組成編碼器的電源。編碼通過PT2262的P19管腳DOUT輸出，經過三級放大電路，由天線發射出去。
如圖9所示，無線接收模塊11由接收天線、濾波電路、譯碼器組成。其中，譯碼器采用PT2272芯片。
權利要求1.一種多功能嬰兒監護教學機，其特征在于由中央處理、麥克風、語音輸入電路、語音輸出電路、揚聲器、鍵盤、樣本庫、液晶顯示器、無線發射電路、無線接收電路、定時器經電路連接組成，麥克風(2)與語音輸入電路(3)連接后再與中央處理器(1)連接，中央處理器(1)與語音輸出電路(4)連接后再與揚聲器(5)連接，鍵盤(6)、樣本庫(7)、定時器(10)分別與中央處理器(1)連接，中央處理器(1)與液晶顯示器(8)、無線發射電路(9)相連，其中，麥克風(2)、語音輸入電路(3)、中央處理器(1)、語音輸出電路(4)、揚聲器、鍵盤(6)、樣本庫(7)和液晶顯示屏(8)的連接關系構成嬰兒哭聲解讀裝置；麥克風(2)、語音輸入電路(3)、中央處理器(1)和無線發射電路的連接關系構成嬰兒哭聲發送器，與哭聲接收器配合，組成嬰兒哭聲監控裝置，這里哭聲接收器由無線接收電路(11)和揚聲器(12)組成；中央處理器(1)、定時器(10)、語音輸出電路(4)和揚聲器(5)的連接關系構成嬰兒定時學習裝置。
2.根據權利要求1所述的多功能嬰兒監護教學機，其特征在于所說中央處理器(1)為32位CPU，采用S1C33209芯片，它有2個晶振電路、4個輸入輸出口、2個輸入口、24根地址線、16根數據線。
3.根據權利要求1所述的多功能嬰兒監護教學機，其特征在于所說語音輸入電路(3)由交流耦合電路、麥克風信號放大單元、低通濾波器、交流信號放大單元組成，其中電阻R25、R26、R27、R28和電容C32、C33組成交流耦合電路；電阻R29、R30和電容C34、C35以及運放U6A組成麥克風信號放大單元；電阻R31、R32、R33、R34、R35和電容C37、C38、C39、C40以及U6B組成4級低通濾波器；電阻R36、R37、R38、R39和電容C41、C42、C43以及U7B組成交流信號放大單元。
4.根據權利要求1所述的多功能嬰兒監護教學機，其特征在于所說語音輸出電路(4)由低通濾波器和功率放大電路組成，其中由電阻R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21和電容C23、C24、C25、C26、C27組成低通濾波器，由電阻R22、R23、R24和電容C28、C29、C30、C31以及U5組成功率放大電路，R24/R22為功率放大倍數。
5.根據權利要求1所述的多功能嬰兒監護教學機，其特征在于所說無線發射電路(9)由編碼器、電源、三級放大器組成，其中，編碼器采用PT2262芯片，由P25和電阻R55、R56和三極管Q6組成編碼器的電源，編碼通過PT2262的P19管腳DOUT輸出，經過3級放大電路，由天線發射出去。
6.根據權利要求1所述的多功能嬰兒監護教學機，其特征在于所說無線接收電路(11)由接收天線、濾波電路、譯碼器組成，其中，譯碼器采用PT2272芯片。
專利摘要本實用新型為多功能嬰兒監護、教學機。它由中央處理器、麥克風、語音輸入電路、語音輸出電路、揚聲器、鍵盤、樣本庫、液晶顯示器、無線發射電路、無線接收電路、定時器等經電路連接組成。這些模塊的不同組合可分別構成嬰兒哭聲解讀、嬰兒睡眠監控、嬰兒定時學習的裝置。利用語音識別技術，識別出嬰兒的情緒，利用無線收發功能，實現遠程嬰兒睡眠監控，利用定時器，實現定時語音教學和音樂教育。本實用新型將嬰兒監護和教學的多種功能集合于一體，使用十分方便，是父母科學、合理地對嬰兒進行照料、護理和教學的好幫手。
文檔編號G08B21/00GK2692757SQ20042002202
公開日2005年4月13日 申請日期2004年4月20日 優先權日2004年4月20日
發明者孫萍 申請人:上海上悅通訊技術有限公司