一种头戴式婴儿体温监控设备的设计

曹金梅 黎梓恒 黄市生 曾志彬 吴国洪

（1.东莞理工学院机械工程学院，广东东莞523000；2.东莞市横沥模具科技产业发展有限公司，广东东莞523000）

0 引言

新生婴儿的体温是多变的，如果没有及时处理好体温问题，婴儿的健康可能会受到影响，特别是发烧，将直接影响婴儿的大脑与其他神经系统的发育[1]。现有的婴儿体温贴产品，是一种辅助测量婴儿体温的工具，但需要监护人亲自去看体温数据，存在很多不便之处，比如夜晚时监护人需要时常醒来检查婴儿的体温变化情况，导致监护人睡眠质量下降或睡眠不足，一定程度上会对心血管系统造成危害[2]；还有，很多时候监护人会由于忙于家务或作息情况，或不能及时了解到婴儿的当前体温，或提心吊胆，种种不便时有发生，因此，需要研发一种辅助监控婴儿体温的智能设备。

本文提出了一种头戴式婴儿体温监控设备的设计方案，通过设计合理的硬件结构，利用STM32采集婴儿额头的温度值并进行分析[3]，再辅以相应的提醒来呵护婴儿的健康。下文将具体从机构设计与软件系统搭建两方面进行对该头戴式婴儿体温监控设备阐述。

1 硬件平台设计

本文所设计的头戴式婴儿体温监控设备包括检测装置和与之配套的提醒装置。

（1）检测装置包括头带、电子元件固定架、STM32最小系统板一、高精度温度传感器、蓝牙发送模块、彩色LED灯、纽扣电池舱。所设计的头带具有伸缩性，用于把检测设备固定在婴儿额头。STM32最小系统板一和蓝牙发送模块设置在电子元件固定架的方形孔中；高精度温度传感器设置在电子元件固定架与额头接触的表面，共设置了两个高精度温度传感器；彩色LED灯设置在电子元件固定架的正前方外表面；纽扣电池舱设置在电子元件固定架的上表面。

高精度温度传感器通过I2C接口SDA、SCL与STM32最小系统板一电连接，STM32最小系统板一的USART1_TX、USART1_RX接口与蓝牙发送模块的RX、TX接口电连接，STM32最小系统板一与彩色LED灯之间串接一个1 kΩ的电阻。

（2）提醒装置包括蓝牙接收模块、STM32最小系统板二、蜂鸣器、OLED显示屏、音响箱体。蓝牙接收模块、STM32最小系统板二设置在音响箱体的内部，蜂鸣器、OLED显示屏设置在音响箱体的上方。蓝牙接收模块的RX、TX接口与STM32最小系统板二的USART1_TX、USART1_RX接口电连接，检测装置与提醒装置通过蓝牙模块实现无线连接。蜂鸣器的信号引脚S端与STM32最小系统板二的PA1引脚电连接；OLED显示屏的OLED DC、OLED RST、OLED D1、OLED D2分别与STM32最小系统板二的PA15、PB3、PB4、PB5电连接。

2 软件系统搭建

系统运行方式为：初始化连接电子元器件的各个IO口，在STM32最小系统板一上，启动I2C总线通信，发送特定指令0XE3和0XF3，I2C总线应答，高精度温度传感器返回温度值至STM32最小系统板一；STM32最小系统板一进一步通过蓝牙模块发送温度值至蓝牙音响的STM32最小系统板二，STM32控制温度值显示在OLED显示屏上。

下面为具体的检测方法，基于STM32最小系统板一的条件运算：

（1）当温度值在阈值范围之内，LED灯常绿，说明检测设备佩戴到位且体温正常。

（2）当温度值大于阈值范围，LED灯由绿变红，同时通过蓝牙模块发送指令0X10到蓝牙音响的STM32最小系统板二，触发PA1引脚发生频率较高的电平变化，即蜂鸣器发出频率较高的警报声，代表出现了发烧症状。

（3）当温度值小于阈值范围，LED灯由绿变蓝，同时通过蓝牙模块发送指令0X20到蓝牙音响的STM32最小系统板二，触发PA1引脚发生频率较低的电平变化，即蜂鸣器发出频率较低的警报声，代表了两种情况：一是婴儿体温低于正常范围；二是检测设备佩戴不到位，温度传感器未能正常接触额头。

3 结语

本文所做的工作总结如下：第一，根据功能要求对设备硬件进行了结构设计；第二，根据设备的功能要求搭建了软件系统。

本文设计了一种头戴式婴儿体温监控设备，能够通过高精度温度传感器实时检测婴儿额头的温度，利用STM32处理器并通过I2C通信方式采集高精度温度传感器的数据，进一步通过蓝牙模块把温度值传送至提醒装置，把温度值显示在提醒装置的显示屏上以实现可视化；同时该设备能够对温度数据进行分析，当温度传感器的测量值超出阈值范围时，蜂鸣器会警报，头戴式婴儿体温监控设备的LED灯会发生颜色变化，以达到智能检测婴儿体温的目的。