专利名称：800MHz数字无线婴儿监护器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及无线家庭安全防护技术领域，特别是一种通讯距离远、辐射低并可检测和显示烟雾、环境温度的800MHz数字无线婴儿监护器。
背景技术：
婴儿监护器，英文翻译为Baby Monitor，属于无线家庭安全防护系统，由看护器(也称婴儿端)和显示器(也称父母端)两部分组成，在宝宝的房间中放置看护器，即可以通过显示器随时监护到宝宝的安全。婴儿监护器作为一种家庭用安防产品，这种产品利用监护端对婴儿的一举一动一言一行提供实时的监视，监视的结果通过模拟信号或者数字信号的无线电波发送到监护人手上的控制端设备上，并以还原成视频或者音频。通过使用婴儿监视器，父母或者监护人不再需要寸步不离地守候在婴儿或小孩的身旁即可了解到他们的行为，并在异常情况出现的同时立即可以察觉并进行处理。婴儿监听器不仅是婴幼儿最佳的日常生活护理用品，也可是照顾老人及病人必备的好帮手。在婴儿监护行业的历史上，人们早先采用模拟电路设计的婴儿监护器，主要存在以下问题(I)采用CTCSS或DCS编解码方式，易剖解密码，保密性差。(2)电路复杂，元器件多，生产成本和故障率高。(3)只能采用单工工作模式，若采用半双工工作模式技术难度大，成本很高。(4)功能简单，难以满足高端客户需要。(5)频点少，易受到手机和其他通讯设备干扰。(6)体积大。2.4GHz无线技术，是一种短距离无线传输技术，供开源使用。2.4GHz所指的是一个工作频段，2.4GHz ISM (Industry Science Medicine)是全世界公开通用使用的无线频段，在2.4GHz频段下工作可以获得更大的使用范围和更强的抗干扰能力，随着无线通讯技术的发展，2.4GHz无线技术目前广泛应用于婴儿监护器，用2.4GHz设计的婴儿监控器虽然采用DSP (数字信号处理器)技术。但存在以下问题:(I)发射功率大、辐射高，长时间发射对婴儿有一定的影响。(2)通讯距离短，小于300米，限制了应用范围。
发明内容本实用新型是为了克服以上现有技术存在的缺点而提出的，其所解决的技术问题是提供一种抗干扰能力强，音质清晰，传输距离远的800MHz数字无线婴儿监护器。为此，本实用新型提供了一种800MHz数字无线婴儿监护器，包括发射机和接收机，发射机包括发射机壳和置于发射机壳内的PCB印刷电路板组件，接收机包括接收机壳和置于接收机壳内的PCB印刷电路板组件，其特征在于:所述发射机壳上设有发射LCD液晶显示器、烟雾报警插座、配对键、温度传感器；所述接收机壳上设有发射机通讯指示灯、接收LCD液晶显示器、无辐射按键；所述PCB印刷电路板组件包括射频放大电路、DSP数字信号处理器及用于将输入端的微小信号放大成所需信号的音频放大电路、用于婴儿环境温度检测的温度检测电路、用于婴儿环境烟雾浓度检测的烟雾报警检测电路。作为对本实用新型进一步改进，所述发射LCD液晶显示器显示内容包括无辐射指示字符、配对字符。发射IXD液晶显示器显示内容还包括发射机声控、喇叭音量显示。[0007]作为对本实用新型进一步改进，所述接收LCD液晶显示器显示内容包括无辐射指示字符、烟雾报警指示字符、婴儿头像收信指示字符、配对字符。接收LCD液晶显示器显示内容还包括接收声音、接收环境温度、接收机振动、电池低电和充电状态、喇叭音量显示。作为对本实用新型进一步改进，所述婴儿头像收信指示字符包括睡眠样式、哭闹样式、痛苦样式。作为对本实用新型进一步改进，所述射频放大电路包括用于射频接收和发射的射频收发芯片、用于接收发射切换的收发转换芯片、用于滤除高频的低通滤波器。微控制单元MCU收到音频数字信号后打包存入缓存，当满20个包时就通过射频收发芯片发射，射频收发芯片控制收发切换开关中发射开关闭合，射频信号通过低通滤波器，滤除高频部分发射出去。作为优先，所述射频收发芯片为高集成度，低功耗，多频段的无线收发芯片。其工作电压为1.9-3.6V，内部包括功率放大器、压控振荡器、高放电路、混频电路、模/数转换电路和数字逻辑电路。芯片在使用时所需的外部元件很少，仅需I个的晶体，几个电容和电感就可组成一个高可靠的收发系统，设计简单，且成本低。当波特率为2kbps时，接收灵敏度达到-117dBm。当波特率为70kbps时，接收灵敏度达到-102dBm。可提供极佳的链路质量，在扩大通讯范围的同时将功耗降至最低。最小滤波带宽达8KHz，具有极佳的频率选择性，在频段内不加功率放大器时的最大输出功率可达20dBm。当波特率为2kbps时,最远传输距离可达2KM。当波特率为70kbps时，最远可靠音频通讯距离可达600米以上。作为对本实用新型进一步改进，所述DSP数字信号处理器包括用于麦克风前置放大器、可编程滤波器、音频幅度调整寄存器和语音模/数转换和数/模的语音编解码器、用于获得足够所需音频信号的音频放大器。语音信号通过麦克风输入，经过差分输入方式至语音编解码器内置前置放大滤波电路对语音信号进行放大和滤波。可通过音频电平寄存器来选择放大器的放大倍数，再经过可编程滤波器对音频信号滤波。然后对语音信号进行压缩，将模拟信号转换成数字信号，从TX DT 口传输语音编码数据至微控制单元MCU。微控制单元MCU收到射频模块输入的语音数据，经过RX DT 口进入芯片解压，将数字信号转换成模拟信号。经过可编程滤波器对音频信号滤波，通过音频电平寄存器来选择放大器的放大倍数。音频信号从AF OUT 口输出，经过音频放大器对信号进行放大，并从喇叭输出。进一步地，所述语音编解码器内部包括麦克风前置放大器、可编程滤波器、音频幅度调整寄存器和语音模/数转换和数/模。语音编解码器具有全双工编解码功能，具有误码率低，低功耗，工作电流1.9mA。该元件具有用户可配置的工作模式与算法，因此可根据具体应用来选择最佳的传输率和语音品质，能使应用系统开发者免去前向误码纠错、制定相关协议和算法的过程，大大减轻了软件编写工作的负担和系统的实现难度，从而节省了系统开发的周期。本实用新型的有益效果是:采用800MHz频段，使用跳频扩频技术(AFA+LBT)，抗干扰能力强，语音通过无线传输，实现婴儿和妈咪的半双工通讯；采用DSP数字滤波器，滤除背景噪声，音质清晰；婴儿端发射功率随妈咪端远近可自动调节，分13dBm、16dBm和20dBm三档，最大限度减小射频辐射对婴儿的影响。远距离通讯，空旷区域可靠通讯距离可达600米以上；可实现I点对3点配对和通讯，即I台妈咪机同3台婴儿机通讯；能够对婴儿环境温度检测和烟雾报警检测并显示和报警。
图1为本实用新型所述的800MHz数字无线婴儿监护器发射机的左视图；图2为本实用新型所述的800MHz数字无线婴儿监护器发射机的前视图；图3为本实用新型所述的800MHz数字无线婴儿监护器发射机的右视图；图4为本实用新型所述的800MHz数字无线婴儿监护器发射机的后视图；图5为本实用新型所述的800MHz数字无线婴儿监护器接收机的左视图；图6为本实用新型所述的800MHz数字无线婴儿监护器接收机的前视图；图7为本实用新型所述的800MHz数字无线婴儿监护器接收机的右视图；图8为本实用新型所述的800MHz数字无线婴儿监护器发射IXD液晶显示器示意图；图9为本实用新型所述的800MHz数字无线婴儿监护器接收IXD液晶显示器示意图；图10为本实用新型所述的800MHz数字无线婴儿监护器婴儿头像收信指示字符分解图；图11为本实用新型所述的800MHz数字无线婴儿监护器PCB印刷电路板组件电路
原理图；图12为本实用新型所述的800MHz数字无线婴儿监护器射频放大电路图；图13为本实用新型所述的800MHz数字无线婴儿监护器射频收发芯片原理图；图14为本实用新型所述的800MHz数字无线婴儿监护器DSP数字信号处理器和音频放大电路图；图15为本实用新型所述的800MHz数字无线婴儿监护器DSP数字信号处理器芯片原理图；图16为本实用新型所述的800MHz数字无线婴儿监护器温度检测电路和烟雾报警检测电路具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细的说明，下面省略对基本电路及元器件的描述，只是围绕本实用新型创新点进行说明。如图1、3、5、7所示，一种800MHz数字无线婴儿监护器，发射机和接收机，发射机包括发射机壳I和置于发射机壳I内的PCB印刷电路板组件6,接收机包括接收机壳2和置于接收机壳内的PCB印刷电路板组件6。如图1、2、3、4所示，发射机壳I的正面设有发射IXD液晶显示器11、左侧面设有烟雾报警插座12、右侧边设配对键13、背面设有温度传感器14，发射机壳I上还包括下键15、MODE键16、上键17、麦克风18、喇叭19、夜灯120、夜灯控制121、电源和VOX推钮122、外接电源插座123。如图5、6、7所示，接收机壳2正面顶部设有发射机通讯指示灯21、正面中间部位设有接收IXD液晶显示器22、右侧边设有无辐射按键23，接收机壳2上还包括下键24、MODE键25、上键26、麦克风27、喇叭28、PTT按键29、外接耳机插座230、电源和振动推钮231、外接电源插座232。如图8所示，所述发射IXD液晶显示器11显示内容包括无辐射指示字符31、配对字符32。发射IXD液晶显示器11显示内容还包括发射机声控33、喇叭音量34，发射环境温
35显不。如图9所示，所述接收IXD液晶显示器22显示内容包括无辐射指示字符41、烟雾报警指示字符42、婴儿头像收信指示字符43、配对字符44。接收IXD液晶显示器22显示内容还包括接收声音大小45，接收环境温度46，接收机振动47、电池低电和充电状态48，喇叭音量6级调节49。如图10所示，所述婴儿头像收信指示字符43包括睡眠样式51、哭闹样式52、痛苦样式53。如图11所示，PCB印刷电路板组件6包括射频放大电路、DSP数字信号处理器和音频放大电路、温度检测电路和烟雾报警检测电路。本实用新型所述的800MHz数字无线婴儿监护器工作过程如下:如图12、13所示，所述射频放大电路包括射频收发芯片TW3321、收发转换芯片、低通滤波器。微控制单元MCU收到音频数字信号后打包存入缓存，当满20个包时就通过射频收发芯片发射，射频收发芯片控制收/发切换开关中发射开关闭合，射频信号通过低通滤波器，滤除高频部分发射出去。射频收发芯片TW3321工作电压为1.9-3.6V，内部有功率放大器、唤醒定时器、数字调制解调器、64字节的发送和接收数据FIFO以及可配置的GP10，在使用时所需的外部元件为I个20MHz的晶体与C5、C6、Cl电容、L3、L4、L5电感、R2电阻组成一个高可靠的发射系统，与C8、C9电容和L7电感组成一个高可靠的接收系统。设计简单，且成本低。当波特率为2kbps时，接收灵敏度达到-117dBm。当波特率为70kbps时，接收灵敏度达到_102dBm。可提供极佳的链路质量，在扩大通讯范围的同时将功耗降至最低。最小滤波带宽达8KHz，具有极佳的频率选择性，在频段内不加功率放大器时的最大输出功率可达20dBm。当波特率为2kbps时，最远传输距离可达2KM。当波特率为70kbps时，最远可靠音频通讯距离可达600米以上。如图14所示，所述DSP数字信号处理器包括麦克风前置放大器、可编程滤波器、音频幅度调整寄存器和语音模/数转换和数/模的语音编解码器、音频放大器。语音信号通过麦克风输入，经过差分输入方式至语音编解码芯片MIC+和MIC-输入，经过芯片内置前置放大器对语音信号进行放大。可通过音频电平寄存器来选择放大器的放大倍数，再经过可编程滤波器对音频信号滤波。然后对语音信号进行压缩，将模拟信号转换成数字信号，从TXDT 口传输语音编码数据至微控制单元MCU。微控制单元MCU收到射频模块输入的语音数据，经过RX DT 口进入芯片解压，将数字信号转换成模拟信号。经过可编程滤波器对音频信号滤波，通过音频电平寄存器来选择放大器的放大倍数。音频信号从AF OUT 口输出，经过音频放大器对信号进行放大，并从喇叭输出。如图15所示，所述语音编解码器为TW3326，TW3326内部包括麦克风前置放大器、可编程滤波器、音频幅度调整寄存器和语音模/数转换和数/模。语音编解码器TW3326具有全双工编解码功能，具有误码率低，低功耗，工作电流1.9mA。该元件具有用户可配置的工作模式与算法，因此可根据具体应用来选择最佳的传输率和语音品质。它提供从16 128kbps的采样频率，采样时钟可选用由外部提供或内部产生。内部集成的数字扰频器可在一定程度上增强通信的安全性，并降低不规则连续的“ I”或“0”出现的概率，而语音检测器则可以用来支持电源功耗的节省。如图16所示，温度传感器中电阻Tl值随着检测到婴儿环境温度变化而变化，微控制单元MCU P5.0 口读出电压值，计算出电阻Tl的电阻值。与标准电阻Tl值比对，计算出婴儿环境温度；当烟雾报警器检测到婴儿环境有一定浓度的烟雾时，通过无线发射装置BT-100,以433MHz频率发出报警信号。当ANTl天线收到433MHz射频信号时，经过低通滤波器滤除高频部分，输入至射频模块进行放大。信号通过射频模块SDN 口输出，当微控制单元MCU检测到是烟雾报警信号时，通过喇叭28发出报警。当希望婴儿机处于无射频辐射状态时，通过接收机按键23来选择。此时接收LCD液晶显不器22显不无福射指不子符41和发射IXD液晶显不器11中显不无福射子符31 ；接收机收到烟雾报警信号时，接收LCD液晶显示器22显示烟雾报警指示字符42 ;当接收机守候状态时，婴儿安静或睡眠状态时接收机LCD液晶显示器22显示内容为睡眠样式51，当婴儿吵闹或哭闹时接收机LCD液晶显示器22交替显示出哭闹样式52和痛苦样式53 ;同时接收机IXD液晶显示器22有接收声音大小7级变化字符45、接收环境温度46显示、接收机振动47提示、电池低电和充电状态48指示、喇机音量6级调节49显示功能。发射LCD液晶显示器11显示内容包括无辐射指示字符31、配对字符32、发射机声控灵敏度6级可调字符33，喇叭音量6级可调字符34。当一台接收机和三台发射机中一台进行配对时，按下图3中按键13，同时推钮122推向上端，此时图8发射LCD液晶显示器11中表示发射环境温度35的P字符闪动。此时发射机处于配对状态，同样方法使接收机也处于配对状态。通过图2中上键17、下键15选择几号发射机，按MODE键16确认。再按MODE键16进行配对，若配对成功发射机发出“嘟嘟”声，此时图8中表示发射环境温度35的字符P停止闪动。发射机和接收机字符P停止闪烁，且接收机44字符显示和哪台发射机进行配对，以此类推给另外2台发射机配对。当一台接收机和三台发射机同时工作时，接收机按照接收每台发射机30秒-30秒-30秒进行循环工作。当收到发射机信号时，图6中对应的射机通讯指示灯21闪烁，通讯结束，指示灯熄灭。采用800MHz数字婴儿监控器输出功率低(小于25mW)，通讯距离远(大于600米)，其外形独特，深受世界各地用户喜爱。
权利要求1.一种800MHz数字无线婴儿监护器，包括发射机和接收机，发射机包括发射机壳和置于发射机壳内的PCB印刷电路板组件，接收机包括接收机壳和置于接收机壳内的PCB印刷电路板组件，其特征在于:所述发射机壳上设有发射LCD液晶显示器、烟雾报警插座、配对键、温度传感器；所述接收机壳上设有发射机通讯指示灯、接收LCD液晶显示器、无辐射按键；所述PCB印刷电路板组件包括射频放大电路、DSP数字信号处理器、音频放大电路、温度检测电路及烟雾报警检测电路。
2.根据权利要求1所述的800MHz数字无线婴儿监护器，其特征在于:所述发射LCD液晶显示器显示内容包括无辐射指示字符、配对字符。
3.根据权利要求1所述的800MHz数字无线婴儿监护器，其特征在于:所述接收LCD液晶显示器显示内容包括无辐射指示字符、烟雾报警指示字符、婴儿头像收信指示字符、配对字符。
4.根据权利要求3所述的800MHz数字无线婴儿监护器，其特征在于:所述婴儿头像收信指示字符包括睡眠样式、哭闹样式、痛苦样式。
5.根据权利要求1所述的800MHz数字无线婴儿监护器，其特征在于:所述射频放大电路包括射频收发芯片、收发开关芯片、低通滤波器。
6.根据权利要求5所述的800MHz数字无线婴儿监护器，其特征在于:所述射频收发芯片工作电压为1.9 3.6V,射频收发芯片内部包括功率放大器、压控振荡器、高放电路、混频电路、模/数转换电路和数字逻辑电路。
7.根据权利要求1所述的800MHz数字无线婴儿监护器，其特征在于:所述DSP数字信号处理器包括语音编解码器、音频放大器。
8.根据权利要求7所述的800MHz数字无线婴儿监护器，其特征在于:所述语音编解码器工作电流1.9mA，采样频率为16 128kbps，语音编解码器内部包括麦克风前置放大器、可编程滤波器、音频幅度调整寄存器和语音模/数转换和数/模。
专利摘要本实用新型公开了一种800MHz数字无线婴儿监护器，包括发射机和接收机，发射机包括发射机壳和置于发射机壳内的PCB印刷电路板组件，接收机包括接收机壳和置于接收机壳内的PCB印刷电路板组件，PCB印刷电路板组件包括射频放大电路、DSP数字信号处理器、音频放大电路、温度检测电路、烟雾报警检测电路。本实用新型采用800MHz频段，使用跳频扩频技术，半双工工作方式，抗干扰能力强；采用DSP数字滤波器，音质清晰，空旷区域可靠通讯距离可达600米以上；设计简单，能够降低材料和生产成本，提高产量。
文档编号G08B21/02GK202995961SQ20122048583
公开日2013年6月12日 申请日期2012年9月23日 优先权日2012年9月23日
发明者潘斌, 曾毓, 陈磊 申请人:广东德和通信设备有限公司