專利名稱：800MHz數(shù)字無線嬰兒監(jiān)護器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線家庭安全防護技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種通訊距離遠、輻射低并可檢測和顯示煙霧、環(huán)境溫度的800MHZ數(shù)字無線嬰兒監(jiān)護器。
背景技術(shù)：
嬰兒監(jiān)護器，英文翻譯為Baby Monitor，屬于無線家庭安全防護系統(tǒng)，由看護器(也稱嬰兒端)和顯示器(也稱父母端)兩部分組成，在寶寶的房間中放置看護器，即可以通過顯示器隨時監(jiān)護到寶寶的安全。嬰兒監(jiān)護器作為一種家庭用安防產(chǎn)品，這種產(chǎn)品利用監(jiān)護端對嬰兒的一舉一動一言一行提供實時的監(jiān)視，監(jiān)視的結(jié)果通過模擬信號或者數(shù)字信號的無線電波發(fā)送到監(jiān)護人手上的控制端設備上，并以還原成視頻或者音頻。通過使用嬰兒監(jiān)視器，父母或者監(jiān)護人不再需要寸步不離地守候在嬰兒或小孩的身旁即可了解到他們的 行為，并在異常情況出現(xiàn)的同時立即可以察覺并進行處理。嬰兒監(jiān)聽器不僅是嬰幼兒最佳 的日常生活護理用品，也可是照顧老人及病人必備的好幫手。在嬰兒監(jiān)護行業(yè)的歷史上，人們早先采用模擬電路設計的嬰兒監(jiān)護器，主要存在以下問題(I)采用CTCSS或DCS編解碼方式，易剖解密碼，保密性差。(2)電路復雜，元器件多，生產(chǎn)成本和故障率高。(3)只能采用單工工作模式，若采用半雙工工作模式技術(shù)難度大，成本很高。(4)功能簡單，難以滿足高端客戶需要。(5)頻點少，易受到手機和其他通訊設備干擾。(6)體積大。2. 4GHz無線技術(shù)，是一種短距離無線傳輸技術(shù)，供開源使用。2. 4GHz所指的是一個工作頻段，2.4GHz ISM (Industry Science Medicine)是全世界公開通用使用的無線頻段，在2. 4GHz頻段下工作可以獲得更大的使用范圍和更強的抗干擾能力，隨著無線通訊技術(shù)的發(fā)展，2. 4GHz無線技術(shù)目前廣泛應用于嬰兒監(jiān)護器，用2. 4GHz設計的嬰兒監(jiān)控器雖然采用DSP (數(shù)字信號處理器)技術(shù)。但存在以下問題(I)發(fā)射功率大、輻射高，長時間發(fā)射對嬰兒有一定的影響。(2)通訊距離短，小于300米，限制了應用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了克服以上現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點而提出的，其所解決的技術(shù)問題是提供一種抗干擾能力強，音質(zhì)清晰，傳輸距離遠的800MHz數(shù)字無線嬰兒監(jiān)護器。為此，本發(fā)明提供了一種800MHz數(shù)字無線嬰兒監(jiān)護器，包括發(fā)射機和接收機，發(fā)射機包括發(fā)射機殼和置于發(fā)射機殼內(nèi)的PCB印刷電路板組件,接收機包括接收機殼和置于接收機殼內(nèi)的PCB印刷電路板組件，其特征在于所述發(fā)射機殼上設有發(fā)射LCD液晶顯示器、煙霧報警插座、配對鍵、溫度傳感器；所述接收機殼上設有發(fā)射機通訊指示燈、接收LCD液晶顯示器、無輻射按鍵；所述PCB印刷電路板組件包括射頻放大電路、DSP數(shù)字信號處理器及用于將輸入端的微小信號放大成所需信號的音頻放大電路、用于嬰兒環(huán)境溫度檢測的溫度檢測電路、用于嬰兒環(huán)境煙霧濃度檢測的煙霧報警檢測電路。作為對本發(fā)明進一步改進，所述發(fā)射LCD液晶顯示器顯示內(nèi)容包括無輻射指示字符、配對字符。發(fā)射IXD液晶顯示器顯示內(nèi)容還包括發(fā)射機聲控、喇叭音量顯示。
作為對本發(fā)明進一步改進，所述接收LCD液晶顯示器顯示內(nèi)容包括無輻射指示字符、煙霧報警指示字符、嬰兒頭像收信指示字符、配對字符。接收LCD液晶顯示器顯示內(nèi)容還包括接收聲音、接收環(huán)境溫度、接收機振動、電池低電和充電狀態(tài)、喇叭音量顯示。作為對本發(fā)明進一步改進，所述嬰兒頭像收信指示字符包括睡眠樣式、哭鬧樣式、痛苦樣式。作為對本發(fā)明進一步改進，所述射頻放大電路包括用于射頻接收和發(fā)射的射頻收發(fā)芯片、用于接收發(fā)射切換的收發(fā)轉(zhuǎn)換芯片、用于濾除高頻的低通濾波器。微控制單元MCU收到音頻數(shù)字信號后打包存入緩存，當滿20個包時就通 過射頻收發(fā)芯片發(fā)射，射頻收發(fā)芯片控制收發(fā)切換開關(guān)中發(fā)射開關(guān)閉合，射頻信號通過低通濾波器，濾除高頻部分發(fā)射出去。作為優(yōu)先，所述射頻收發(fā)芯片為高集成度，低功耗，多頻段的無線收發(fā)芯片。其工作電壓為I. 9-3. 6V,內(nèi)部包括功率放大器、壓控振蕩器、高放電路、混頻電路、模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路和數(shù)字邏輯電路。芯片在使用時所需的外部元件很少，僅需I個的晶體，幾個電容和電感就可組成一個高可靠的收發(fā)系統(tǒng)，設計簡單，且成本低。當波特率為2kbps時，接收靈敏度達到-117dBm。當波特率為70kbps時，接收靈敏度達到-102dBm?？商峁O佳的鏈路質(zhì)量，在擴大通訊范圍的同時將功耗降至最低。最小濾波帶寬達8KHz，具有極佳的頻率選擇性，在頻段內(nèi)不加功率放大器時的最大輸出功率可達20dBm。當波特率為2kbps時,最遠傳輸距離可達2KM。當波特率為70kbps時，最遠可靠音頻通訊距離可達600米以上。作為對本發(fā)明進一步改進，所述DSP數(shù)字信號處理器包括用于麥克風前置放大器、可編程濾波器、音頻幅度調(diào)整寄存器和語音模/數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)/模的語音編解碼器、用于獲得足夠所需音頻信號的音頻放大器。語音信號通過麥克風輸入，經(jīng)過差分輸入方式至語音編解碼器內(nèi)置前置放大濾波電路對語音信號進行放大和濾波?？赏ㄟ^音頻電平寄存器來選擇放大器的放大倍數(shù)，再經(jīng)過可編程濾波器對音頻信號濾波。然后對語音信號進行壓縮，將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，從TX DT 口傳輸語音編碼數(shù)據(jù)至微控制單元MCU。微控制單元MCU收到射頻模塊輸入的語音數(shù)據(jù)，經(jīng)過RX DT 口進入芯片解壓，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號。經(jīng)過可編程濾波器對音頻信號濾波，通過音頻電平寄存器來選擇放大器的放大倍數(shù)。音頻信號從AF OUT 口輸出，經(jīng)過音頻放大器對信號進行放大，并從喇叭輸出。進一步地，所述語音編解碼器內(nèi)部包括麥克風前置放大器、可編程濾波器、音頻幅度調(diào)整寄存器和語音模/數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)/模。語音編解碼器具有全雙工編解碼功能，具有誤碼率低，低功耗，工作電流I. 9mA。該元件具有用戶可配置的工作模式與算法，因此可根據(jù)具體應用來選擇最佳的傳輸率和語音品質(zhì)，能使應用系統(tǒng)開發(fā)者免去前向誤碼糾錯、制定相關(guān)協(xié)議和算法的過程，大大減輕了軟件編寫工作的負擔和系統(tǒng)的實現(xiàn)難度，從而節(jié)省了系統(tǒng)開發(fā)的周期。本發(fā)明的有益效果是采用800MHz頻段，使用跳頻擴頻技術(shù)(AFA+LBT)，抗干擾能力強，語音通過無線傳輸，實現(xiàn)嬰兒和媽咪的半雙工通訊；采用DSP數(shù)字濾波器，濾除背景噪聲，音質(zhì)清晰；嬰兒端發(fā)射功率隨媽咪端遠近可自動調(diào)節(jié)，分13dBm、16dBm和20dBm三檔，最大限度減小射頻輻射對嬰兒的影響。遠距離通訊，空曠區(qū)域可靠通訊距離可達600米以上；可實現(xiàn)I點對3點配對和通訊，即I臺媽咪機同3臺嬰兒機通訊；能夠?qū)雰涵h(huán)境溫度檢測和煙霧報警檢測并顯示和報警。


圖I為本發(fā)明所述的800MHz數(shù)字無線嬰兒監(jiān)護器發(fā)射機的左視 圖2為本發(fā)明所述的800MHz數(shù)字無線嬰兒監(jiān)護器發(fā)射機的前視 圖3為本發(fā)明所述的800MHz數(shù)字無線嬰兒監(jiān)護器發(fā)射機的右視 圖4為本發(fā)明所述的800MHz數(shù)字無線嬰兒監(jiān)護器發(fā)射機的右視 圖5為本發(fā)明所述的800MHz數(shù)字無線嬰兒監(jiān)護器接收機的后視 圖6為本發(fā)明所述的800MHz數(shù)字無線嬰兒監(jiān)護器接收機的前視圖；
圖7為本發(fā)明所述的800MHz數(shù)字無線嬰兒監(jiān)護器接收機的右視 圖8為本發(fā)明所述的800MHz數(shù)字無線嬰兒監(jiān)護器發(fā)射LCD液晶顯示器示意 圖9為本發(fā)明所述的800MHz數(shù)字無線嬰兒監(jiān)護器接收LCD液晶顯示器示意 圖10為本發(fā)明所述的800MHz數(shù)字無線嬰兒監(jiān)護器嬰兒頭像收信指示字符分解 圖11為本發(fā)明所述的800MHz數(shù)字無線嬰兒監(jiān)護器PCB印刷電路板組件電路原理圖； 圖12為本發(fā)明所述的800MHz數(shù)字無線嬰兒監(jiān)護器射頻放大電路 圖13為本發(fā)明所述的800MHz數(shù)字無線嬰兒監(jiān)護器射頻收發(fā)芯片原理 圖14為本發(fā)明所述的800MHz數(shù)字無線嬰兒監(jiān)護器DSP數(shù)字信號處理器和音頻放大電路 圖15為本發(fā)明所述的800MHz數(shù)字無線嬰兒監(jiān)護器DSP數(shù)字信號處理器芯片原理圖； 圖16為本發(fā)明所述的800MHz數(shù)字無線嬰兒監(jiān)護器溫度檢測電路和煙霧報警檢測電路
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細的說明，下面省略對基本電路及元器件的描述，只是圍繞本發(fā)明創(chuàng)新點進行說明。如圖1、3、5、7所示，一種800MHz數(shù)字無線嬰兒監(jiān)護器，發(fā)射機和接收機，發(fā)射機包括發(fā)射機殼I和置于發(fā)射機殼I內(nèi)的PCB印刷電路板組件6,接收機包括接收機殼2和置于接收機殼內(nèi)的PCB印刷電路板組件6。如圖1、2、3、4所示，發(fā)射機殼I的正面設有發(fā)射IXD液晶顯示器11、左側(cè)面設有煙霧報警插座12、右側(cè)邊設配對鍵13、背面設有溫度傳感器14，發(fā)射機殼I上還包括下鍵15、MODE鍵16、上鍵17、麥克風18、喇叭19、夜燈120、夜燈控制121、電源和VOX推鈕122、外接電源插座123。
如圖5、6、7所示，接收機殼2正面頂部設有發(fā)射機通訊指示燈21、正面中間部位設有接收IXD液晶顯示器22、右側(cè)邊設有無輻射按鍵23，接收機殼2上還包括下鍵24、MODE鍵25、上鍵26、麥克風27、喇叭28、PTT按鍵29、外接耳機插座230、電源和振動推鈕231、外接電源插座232。
如圖8所示，所述發(fā)射IXD液晶顯示器11顯示內(nèi)容包括無輻射指示字符31、配對字符32。發(fā)射IXD液晶顯示器11顯示內(nèi)容還包括發(fā)射機聲控33、喇叭音量34，發(fā)射環(huán)境溫度35顯不O如圖9所示，所述接收IXD液晶顯示器22顯示內(nèi)容包括無輻射指示字符41、煙霧報警指示字符42、嬰兒頭像收信指示字符43、配對字符44。接收IXD液晶顯示器22顯示內(nèi)容還包括接收聲音大小45，接收環(huán)境溫度46，接收機振動47、電池低電和充電狀態(tài)48，喇叭音量6級調(diào)節(jié)49。如圖10所示，所述嬰兒頭像收信指示字符43包括睡眠樣式51、哭鬧樣式52、痛苦樣式53。如圖11所示，PCB印刷電路板組件6包括射頻放大電路、DSP數(shù)字信號處理器和音頻放大電路、溫度檢測電路和煙霧報警檢測電路。本發(fā)明所述的800MHz數(shù)字無線嬰兒監(jiān)護器工作過程如下
如圖12、13所示，所述射頻放大電路包括射頻收發(fā)芯片TW3321、收發(fā)轉(zhuǎn)換芯片、低通濾波器。微控制單元MCU收到音頻數(shù)字信號后打包存入緩存，當滿20個包時就通過射頻收發(fā)芯片發(fā)射，射頻收發(fā)芯片控制收/發(fā)切換開關(guān)中發(fā)射開關(guān)閉合，射頻信號通過低通濾波器， 濾除高頻部分發(fā)射出去。射頻收發(fā)芯片TW3321工作電壓為I. 9-3. 6V,內(nèi)部有功率放大器、喚醒定時器、數(shù)字調(diào)制解調(diào)器、64字節(jié)的發(fā)送和接收數(shù)據(jù)FIFO以及可配置的GPI0，在使用時所需的外部元件為I個20MHz的晶體與C5、C6、C7電容、L3、L4、L5電感、R2電阻組成一個高可靠的發(fā)射系統(tǒng)，與C8、C9電容和L7電感組成一個高可靠的接收系統(tǒng)。設計簡單，且成本低。當波特率為2kbps時，接收靈敏度達到-117dBm。當波特率為70kbps時，接收靈敏度達到-102dBm?？商峁O佳的鏈路質(zhì)量，在擴大通訊范圍的同時將功耗降至最低。最小濾波帶寬達8KHz，具有極佳的頻率選擇性，在頻段內(nèi)不加功率放大器時的最大輸出功率可達20dBm。當波特率為2kbps時,最遠傳輸距離可達2KM。當波特率為70kbps時,最遠可靠音頻通訊距離可達600米以上。如圖14所示，所述DSP數(shù)字信號處理器包括麥克風前置放大器、可編程濾波器、音頻幅度調(diào)整寄存器和語音模/數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)/模的語音編解碼器、音頻放大器。語音信號通過麥克風輸入，經(jīng)過差分輸入方式至語音編解碼芯片MIC+和MIC-輸入，經(jīng)過芯片內(nèi)置前置放大器對語音信號進行放大?？赏ㄟ^音頻電平寄存器來選擇放大器的放大倍數(shù)，再經(jīng)過可編程濾波器對音頻信號濾波。然后對語音信號進行壓縮，將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，從TXDT 口傳輸語音編碼數(shù)據(jù)至微控制單元MCU。微控制單元MCU收到射頻模塊輸入的語音數(shù)據(jù)，經(jīng)過RX DT 口進入芯片解壓，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號。經(jīng)過可編程濾波器對音頻信號濾波，通過音頻電平寄存器來選擇放大器的放大倍數(shù)。音頻信號從AF OUT 口輸出，經(jīng)過音頻放大器對信號進行放大，并從喇叭輸出。如圖15所示，所述語音編解碼器為TW3326，TW3326內(nèi)部包括麥克風前置放大器、可編程濾波器、音頻幅度調(diào)整寄存器和語音模/數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)/模。語音編解碼器TW3326具有全雙工編解碼功能，具有誤碼率低，低功耗，工作電流1.9mA。該元件具有用戶可配置的工作模式與算法，因此可根據(jù)具體應用來選擇最佳的傳輸率和語音品質(zhì)。它提供從16 128kbps的采樣頻率，采樣時鐘可選用由外部提供或內(nèi)部產(chǎn)生。內(nèi)部集成的數(shù)字擾頻器可在一定程度上增強通信的安全性，并降低不規(guī)則連續(xù)的“ I”或“O”出現(xiàn)的概率，而語音檢測器則可以用來支持電源功耗的節(jié)省。如圖16所示，溫度傳感器中電阻Tl值隨著檢測到嬰兒環(huán)境溫度變化而變化，微控制單元MCU P5. O 口讀出電壓值，計算出電阻Tl的電阻值。與標準電阻Tl值比對，計算出嬰兒環(huán)境溫度；當煙霧報警器檢測到嬰兒環(huán)境有一定濃度的煙霧時，通過無線發(fā)射裝置BT-100,以433MHz頻率發(fā)出報警信號。當ANTl天線收到433MHz射頻信號時，經(jīng)過低通濾波器濾除高頻部分，輸入至射頻模塊進行放大。信號通過射頻模塊SDN 口輸出，當微控制單元MCU檢測到是煙霧報警信號時，通過喇叭28發(fā)出報警。當希望嬰兒機處于無射頻輻射狀態(tài)時，通過接收機按鍵23來選擇。此時接收LCD液晶顯不器22顯不無福射指不子符41和發(fā)射IXD液晶顯不器11中顯不無福射子符31 ；接收機收到煙霧報警信號時，接收LCD液晶顯示器22顯示煙霧報警指示字符42 ;當接收機守候狀態(tài)時，嬰兒安靜或睡眠狀態(tài)時接收機LCD液晶顯示器22顯示內(nèi)容為睡眠樣式51，當嬰兒吵鬧或哭鬧時接收機LCD液晶顯示器22交替顯示出哭鬧樣式52和痛苦樣式53 ;同時接收機IXD液晶顯示器22有接收聲音大小7級變化字符45、接收環(huán)境溫度46顯示、接收機振動47提示、電池低電和充電狀態(tài)48指示、喇機音量6級調(diào)節(jié)49顯示功能。發(fā)射LCD液晶顯示器11顯示內(nèi)容包括無輻射指示字符31、配對字符32、發(fā)射機聲控靈敏度6級可調(diào)字符33，喇叭音量6級可調(diào)字符34。當一臺接收機和三臺發(fā)射機中一臺進行配對時，按下圖3中按鍵13，同時推鈕122推向上端，此時圖8發(fā)射LCD液晶顯示器11中表示發(fā)射環(huán)境溫度35的P字符閃動。此時 發(fā)射機處于配對狀態(tài)，同樣方法使接收機也處于配對狀態(tài)。通過圖2中上鍵17、下鍵15選擇幾號發(fā)射機，按MODE鍵16確認。再按MODE鍵16進行配對，若配對成功發(fā)射機發(fā)出“嘟嘟”聲，此時圖8中表示發(fā)射環(huán)境溫度35的字符P停止閃動。發(fā)射機和接收機字符P停止閃爍，且接收機44字符顯示和哪臺發(fā)射機進行配對，以此類推給另外2臺發(fā)射機配對。當一臺接收機和三臺發(fā)射機同時工作時，接收機按照接收每臺發(fā)射機30秒一30秒一30秒進行循環(huán)工作。當收到發(fā)射機信號時，圖6中對應的射機通訊指示燈21閃爍，通訊結(jié)束，指示燈熄滅。采用800MHz數(shù)字嬰兒監(jiān)控器輸出功率低(小于25mW)，通訊距離遠(大于600米)，其外形獨特，深受世界各地用戶喜愛。
權(quán)利要求
1.一種800MHz數(shù)字無線嬰兒監(jiān)護器，包括發(fā)射機和接收機，發(fā)射機包括發(fā)射機殼和置于發(fā)射機殼內(nèi)的PCB印刷電路板組件，接收機包括接收機殼和置于接收機殼內(nèi)的PCB印刷電路板組件，其特征在于所述發(fā)射機殼上設有發(fā)射LCD液晶顯示器、煙霧報警插座、配對鍵、溫度傳感器；所述接收機殼上設有發(fā)射機通訊指示燈、接收LCD液晶顯示器、無輻射按鍵；所述PCB印刷電路板組件包括射頻放大電路、DSP數(shù)字信號處理器、音頻放大電路、溫度檢測電路及煙霧報警檢測電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的800MHz數(shù)字無線嬰兒監(jiān)護器，其特征在于所述發(fā)射LCD液晶顯示器顯示內(nèi)容包括無輻射指示字符、配對字符。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的800MHz數(shù)字無線嬰兒監(jiān)護器，其特征在于所述接收LCD液晶顯示器顯示內(nèi)容包括無輻射指示字符、煙霧報警指示字符、嬰兒頭像收信指示字符、配對字符。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的800MHz數(shù)字無線嬰兒監(jiān)護器，其特征在于所述嬰兒頭像收信指示字符包括睡眠樣式、哭鬧樣式、痛苦樣式。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的800MHz數(shù)字無線嬰兒監(jiān)護器，其特征在于所述射頻放大電路包括射頻收發(fā)芯片、收發(fā)開關(guān)芯片、低通濾波器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的800MHz數(shù)字無線嬰兒監(jiān)護器，其特征在于所述射頻收發(fā)芯片工作電壓為I. 9 3. 6V,射頻收發(fā)芯片內(nèi)部包括功率放大器、壓控振蕩器、高放電路、混頻電路、模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路和數(shù)字邏輯電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的800MHz數(shù)字無線嬰兒監(jiān)護器，其特征在于所述DSP數(shù)字信號處理器包括語音編解碼器、音頻放大器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的800MHz數(shù)字無線嬰兒監(jiān)護器，其特征在于所述語音編解碼器工作電流I. 9mA，采樣頻率為16 128kbps，語音編解碼器內(nèi)部包括麥克風前置放大器、可編程濾波器、音頻幅度調(diào)整寄存器和語音模/數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)/模。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種800MHz數(shù)字無線嬰兒監(jiān)護器，包括發(fā)射機和接收機，發(fā)射機包括發(fā)射機殼和置于發(fā)射機殼內(nèi)的PCB印刷電路板組件，接收機包括接收機殼和置于接收機殼內(nèi)的PCB印刷電路板組件，PCB印刷電路板組件包括射頻放大電路、DSP數(shù)字信號處理器、音頻放大電路、溫度檢測電路、煙霧報警檢測電路。本發(fā)明采用800MHz頻段，使用跳頻擴頻技術(shù)，半雙工工作方式，抗干擾能力強；采用DSP數(shù)字濾波器，音質(zhì)清晰，空曠區(qū)域可靠通訊距離可達600米以上；設計簡單，降低材料和生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)量。
文檔編號G08B21/02GK102855733SQ201210354659
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月23日
發(fā)明者潘斌, 曾毓, 陳磊 申請人:廣東德和通信設備有限公司