基于STM32的婴儿看护系统设计与实现

1. 项目背景与核心需求

最近帮朋友做了一个婴儿看护系统，用单片机实现了几项实用功能。新手爸妈最担心的就是宝宝睡觉时的安全问题，这个系统可以实时监测婴儿状态，在异常情况发生时立即提醒家长。

市面上同类产品要么价格昂贵，要么功能单一。用单片机DIY的方案不仅成本可控（整套材料费不到200元），还能根据实际需求灵活调整功能。系统主要解决三个核心问题：

• 实时监测婴儿呼吸频率
• 检测睡眠环境温湿度
• 异常情况声光报警

2. 硬件选型与电路设计

2.1 主控芯片选择

对比了几款常见单片机后，最终选用STM32F103C8T6（俗称"蓝莓派"）作为主控：

• 72MHz主频足够处理传感器数据
• 内置12位ADC方便采集模拟信号
• 价格仅10元左右
• 丰富的GPIO接口可扩展其他功能

注意：新手建议先用Arduino Uno入门，开发更简单。但考虑到后期可能增加视频监控功能，选择了性能更强的STM32。

2.2 传感器配置方案

呼吸监测采用薄膜压力传感器（FSR402）：

• 铺设在床垫下方
• 灵敏度0.2-20kg范围可调
• 通过ADC采集压力变化波形

温湿度模块选用DHT22：

• 精度±0.5℃（温度）
• ±2%RH（湿度）
• 单总线通信节省IO口

2.3 报警电路设计

声光报警系统包含：

• 5V有源蜂鸣器（接PWM可实现不同音调）
• 高亮LED灯带（WS2812B可编程RGB）
• 备用震动马达（针对听力障碍家长）

电路连接特别注意：

• 蜂鸣器需加装三极管驱动
• LED灯带要单独供电
• 所有外设共地处理

3. 软件实现关键点

3.1 呼吸频率算法

核心是通过压力传感器波形计算呼吸频率：

c复制// 伪代码示例
void calculateRespRate() {
  static uint32_t lastPeakTime = 0;
  float currentVal = readFSR();
  
  if(isPeak(currentVal)) {  // 检测波峰
    uint32_t interval = getCurrentTime() - lastPeakTime;
    if(interval > MIN_BREATH_INTERV