婴儿哭声检测系统设计
摘 要 本设计实现了一款婴儿哭声检测系统。包括实现了该系统的硬件电路设计和软件仿真。软件部分采用MATLAB运用语音信号处理技术对婴儿的哭声的特征进行提取并进行仿真。硬件部分由51单片机，设计的滤波器构成。通过滤波器实现了对频率范围内的检测，使用51单片机，在检测到婴儿哭声的时候自动播放出摇篮曲，稳定婴儿的情绪。本文还简单介绍了51单片机的工作原理，以及Altium Designer，MATLAB等相关软件。通过本系统能解决在日常生活中由于对婴儿的照看中的不足,而导致的婴儿醒来因无人照看而哭闹的问题，大大减轻了现代人在照看婴儿这方面的压力，从而减少年轻父母的担忧。本设计也可用于婴儿智能系统监护，能够在婴儿因身体不适而发出哭声时及时提醒医护人员对婴儿的照看。
目 录
第一章 绪论 2
1.1背景意义 2
1.2 国内外研究现状 2
1.3 课题的工作内容 3
1.3.1 婴儿哭声的信号特征的分析处理 3
1.3.2 电路的主要内容分析 3
第二章 婴儿哭声检测的MATLAB仿真 3
2.1 MATLAB介绍 3
2.1.1 MATLAB发展历程介绍 3
2.1.2 语音信号处理 4
2.1.3 婴儿哭声信号MATLAB仿真 5
第三章 硬件电路设计方案 9
3.1电路各模块原理图及介绍 9
3.1.1 单片机原理图 9
3.1.2引脚介绍 9
3.1.3振荡器特性 11
3.1.4 单片机介绍 11
3.1.5 单片机电路中各部分电路原理图 12
3.2 语音播放模块 14
3.2.1语音芯片WT588D简介 14
3.2.2 WT588D的优势 15
3.2.3 WT588D的特性 15
3..2.4 应用领域 15
3.3稳压器 16
3.4声音大小检测 16
3.5滤波电路 18
3.5.1 滤波器简介 18
3.5.2 RC低通滤波器 20
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
3.6 Altium Designer介绍 21
第四章.结果与展望 23
4.1 调试结果 23
4.2 展望 23
致谢 24
第一章 绪论
1.1背景意义
婴儿一出生是第一件事就是哭，哭是婴儿刚来到这个世界上对外交流的唯一方式。和人们说话一样，哭声能告知人们婴儿的状态和心情。经研究表明，婴儿哭声能以声波形式传递许多信息，即婴儿哭声是一种由大脑直接支配的通讯功能，婴儿一有不适最直接的反应就是哭泣。不同种类的哭声能够发现一些常规办法查不出来的中枢神经系统疾患的线索。特定的疾病跟不同的哭声有着一定的联系。对婴儿哭声的研究最早是在二十世纪六十年代斯堪纳维亚的名叫WaseHockert的小组开始的。随着语音信号处理技术的不断发展，现在有更多方法用于婴儿哭声检测的领域，如时域分析、频域分析、频谱分析以及语谱分析。
现如今的社会生活节奏越来越快，大多数的年轻父母都有自己的工作，这导致许多家庭在照顾婴儿的方面会出现人力不够的情况。往往都是只有年龄较大的长者在照顾婴儿，但家里的家务及其他的琐事会让长者压力较大，而且偶尔会有一些不负责任的照看者往往因自己的疏忽而导致婴儿出现问题得不到及时的解决。一位不负责任的照顾者有可能在婴儿发出啼哭声时会采取置之不理，或者远离哭声的办法；而一位负责任的照顾者往往会找不到婴儿哭泣的原因而一直安抚婴儿，寻找问题的根源。所以本设计能有效的减轻看护者的压力和避免照顾者对婴儿的忽视，更能将一部分人力从看护婴儿的工作中解放出来。
婴儿的情绪是反映生理和心理需求的，婴儿更是用哭声来表达饥饿，困倦等不适情况，有时也用来表达自身的需求或者问题。有时婴儿不停的哭闹会闹得父母精疲力尽，就是因为父母没能明白婴儿哭声的含义。因此如果父母能及时掌握婴儿哭声的含义，准确的猜中婴儿的意图就能有效在照顾婴儿方面的误区，从而更好的照顾好婴儿。
1.2 国内外研究现状
在国外，最初因为存在许多年轻父母初次照顾婴儿，没有育儿经验，所以设计出了一款能检测婴儿哭声并给出信号提醒的监护系统。后来根据婴儿哭声的韵律，给出婴儿哭泣的原因，并给年轻父母一些意见。在国内婴儿哭声的研究也是最近几年才开始的，参考了国外婴儿哭声护理所需的韵律特征，重点开发家用婴儿哭声检测终端，从市场产品来看，基本都是帮助分析婴儿哭声原因，但反应的准确率并不高。
1.3 课题的工作内容
1.3.1 婴儿哭声的信号特征的分析处理
婴儿哭声信号特征的分析是处理哭声信号的前提和基础，只有通过分析婴儿哭声信号的特征才能做出婴儿哭声识别。
根据参数不同，婴儿哭声信号分析分为：时域，频域等。本文使用MATLAB对婴儿哭声做了仿真，表达出了不同的婴儿哭声在时间上产生的波形的不同，从而从波形分析出婴儿的哭声代表的意义。
1.3.2 电路的主要内容分析
1 哭声检测
当小孩从睡眠中醒来时，往往会因为父母不在身边产生孤独或恐惧而发出啼哭声，本设计实现的哭声检测功能就能在婴儿啼哭的时候发出摇篮曲来安抚婴儿。
2 语音播放
适当的音乐能够安抚婴儿，也能催眠婴儿，能有效的减少婴儿的哭闹。本设计中语音模仿模块能够在检测到婴儿哭声后播放出摇篮曲，让婴儿情绪能在短时间内能稳定下来。
第二章 婴儿哭声检测的MATLAB仿真
2.1 MATLAB介绍
2.1.1 MATLAB发展历程介绍
MATLAB是一款集用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境于一体的科学计算系统环境，是由美国MathWorks在1984推出。
MATLAB是MATrixLABoratory的缩写，包含两大部分：MATLAB和Simulink。新推出得MATLAB里面有着数学里的各种功能。MATLAB中还能将程序设计，数值计算，输入输出，绘制图形，管理文件等操作集成进行。MATLAB有个以矩阵为基础的系统。在数值方面，MATLAB能比C语言和FORTRAN节省大量的时间。现在MATLAB已经是一种比较火的工具，尤其是在应用数学里面，有不少地方能够用到MATLAB，就是因为它能运行可靠，而且功能特别多。
因为MATLAB良好的开放性和运行的可靠性，在其以商品形式出现的短短几年就淘汰了原先控制领域里的封闭式软件包。90年开始MATLAB慢慢地在控制界不断的发展，到最后变成了这方便的标准软件。而且九十年代的一开始MATLAB能在很多的数值计算方面享受这独有的荣誉。其公司推出的MathCAD也在那时候受到了很大的欢迎，原因就是它能有一个处理文字，图形外加计算的系统，大大方便了人们在数学领域的学习。
目 录
第一章 绪论 2
1.1背景意义 2
1.2 国内外研究现状 2
1.3 课题的工作内容 3
1.3.1 婴儿哭声的信号特征的分析处理 3
1.3.2 电路的主要内容分析 3
第二章 婴儿哭声检测的MATLAB仿真 3
2.1 MATLAB介绍 3
2.1.1 MATLAB发展历程介绍 3
2.1.2 语音信号处理 4
2.1.3 婴儿哭声信号MATLAB仿真 5
第三章 硬件电路设计方案 9
3.1电路各模块原理图及介绍 9
3.1.1 单片机原理图 9
3.1.2引脚介绍 9
3.1.3振荡器特性 11
3.1.4 单片机介绍 11
3.1.5 单片机电路中各部分电路原理图 12
3.2 语音播放模块 14
3.2.1语音芯片WT588D简介 14
3.2.2 WT588D的优势 15
3.2.3 WT588D的特性 15
3..2.4 应用领域 15
3.3稳压器 16
3.4声音大小检测 16
3.5滤波电路 18
3.5.1 滤波器简介 18
3.5.2 RC低通滤波器 20
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
3.6 Altium Designer介绍 21
第四章.结果与展望 23
4.1 调试结果 23
4.2 展望 23
致谢 24
第一章 绪论
1.1背景意义
婴儿一出生是第一件事就是哭，哭是婴儿刚来到这个世界上对外交流的唯一方式。和人们说话一样，哭声能告知人们婴儿的状态和心情。经研究表明，婴儿哭声能以声波形式传递许多信息，即婴儿哭声是一种由大脑直接支配的通讯功能，婴儿一有不适最直接的反应就是哭泣。不同种类的哭声能够发现一些常规办法查不出来的中枢神经系统疾患的线索。特定的疾病跟不同的哭声有着一定的联系。对婴儿哭声的研究最早是在二十世纪六十年代斯堪纳维亚的名叫WaseHockert的小组开始的。随着语音信号处理技术的不断发展，现在有更多方法用于婴儿哭声检测的领域，如时域分析、频域分析、频谱分析以及语谱分析。
现如今的社会生活节奏越来越快，大多数的年轻父母都有自己的工作，这导致许多家庭在照顾婴儿的方面会出现人力不够的情况。往往都是只有年龄较大的长者在照顾婴儿，但家里的家务及其他的琐事会让长者压力较大，而且偶尔会有一些不负责任的照看者往往因自己的疏忽而导致婴儿出现问题得不到及时的解决。一位不负责任的照顾者有可能在婴儿发出啼哭声时会采取置之不理，或者远离哭声的办法；而一位负责任的照顾者往往会找不到婴儿哭泣的原因而一直安抚婴儿，寻找问题的根源。所以本设计能有效的减轻看护者的压力和避免照顾者对婴儿的忽视，更能将一部分人力从看护婴儿的工作中解放出来。
婴儿的情绪是反映生理和心理需求的，婴儿更是用哭声来表达饥饿，困倦等不适情况，有时也用来表达自身的需求或者问题。有时婴儿不停的哭闹会闹得父母精疲力尽，就是因为父母没能明白婴儿哭声的含义。因此如果父母能及时掌握婴儿哭声的含义，准确的猜中婴儿的意图就能有效在照顾婴儿方面的误区，从而更好的照顾好婴儿。
1.2 国内外研究现状
在国外，最初因为存在许多年轻父母初次照顾婴儿，没有育儿经验，所以设计出了一款能检测婴儿哭声并给出信号提醒的监护系统。后来根据婴儿哭声的韵律，给出婴儿哭泣的原因，并给年轻父母一些意见。在国内婴儿哭声的研究也是最近几年才开始的，参考了国外婴儿哭声护理所需的韵律特征，重点开发家用婴儿哭声检测终端，从市场产品来看，基本都是帮助分析婴儿哭声原因，但反应的准确率并不高。
1.3 课题的工作内容
1.3.1 婴儿哭声的信号特征的分析处理
婴儿哭声信号特征的分析是处理哭声信号的前提和基础，只有通过分析婴儿哭声信号的特征才能做出婴儿哭声识别。
根据参数不同，婴儿哭声信号分析分为：时域，频域等。本文使用MATLAB对婴儿哭声做了仿真，表达出了不同的婴儿哭声在时间上产生的波形的不同，从而从波形分析出婴儿的哭声代表的意义。
1.3.2 电路的主要内容分析
1 哭声检测
当小孩从睡眠中醒来时，往往会因为父母不在身边产生孤独或恐惧而发出啼哭声，本设计实现的哭声检测功能就能在婴儿啼哭的时候发出摇篮曲来安抚婴儿。
2 语音播放
适当的音乐能够安抚婴儿，也能催眠婴儿，能有效的减少婴儿的哭闹。本设计中语音模仿模块能够在检测到婴儿哭声后播放出摇篮曲，让婴儿情绪能在短时间内能稳定下来。
第二章 婴儿哭声检测的MATLAB仿真
2.1 MATLAB介绍
2.1.1 MATLAB发展历程介绍
MATLAB是一款集用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境于一体的科学计算系统环境，是由美国MathWorks在1984推出。
MATLAB是MATrixLABoratory的缩写，包含两大部分：MATLAB和Simulink。新推出得MATLAB里面有着数学里的各种功能。MATLAB中还能将程序设计，数值计算，输入输出，绘制图形，管理文件等操作集成进行。MATLAB有个以矩阵为基础的系统。在数值方面，MATLAB能比C语言和FORTRAN节省大量的时间。现在MATLAB已经是一种比较火的工具，尤其是在应用数学里面，有不少地方能够用到MATLAB，就是因为它能运行可靠，而且功能特别多。
因为MATLAB良好的开放性和运行的可靠性，在其以商品形式出现的短短几年就淘汰了原先控制领域里的封闭式软件包。90年开始MATLAB慢慢地在控制界不断的发展，到最后变成了这方便的标准软件。而且九十年代的一开始MATLAB能在很多的数值计算方面享受这独有的荣誉。其公司推出的MathCAD也在那时候受到了很大的欢迎，原因就是它能有一个处理文字，图形外加计算的系统，大大方便了人们在数学领域的学习。
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