该设计以婴儿哭声为研究对象,基于丹斯婴儿语言理论(婴儿哭声需求表达规律且分类型),融合音频处理与深度学习技术,旨在精准识别哭声中的需求信息,缓解育儿压力,保障婴儿身心健康。
系统核心采用STM32F103微控制器(ARM Cortex-M3内核,低功耗且外设丰富)与FreeRTOS操作系统(支持多任务调度与同步通信,搭载CNN+RNN的卷积循环神经网络模型 ——CNN自动提取哭声频谱、音色等静态特征,RNN 处理哭声时间序列动态信息,结合MFCC特征提取技术,有效弥补传统CNN在时频域特征捕获与序列信息处理上的不足,识别准确率超 90%。
硬件层面,由四大模块构成:哭声采集检测模块(麦克风+ADC0808转换器,完成模拟信号转数字信号)、信息处理模块(STM32F103为核心,含电源、复位、时钟电路)、显示模块(LCD屏显结果+声光报警装置)、通信模块(UART接口,可接HC-05蓝牙模块推送信息至父母手机),PCB布局布线注重抗干扰与实用性。
软件端分为嵌入式与微信小程序两部分:嵌入式端含系统初始化、信号采集(10ms 定时触发ADC转换)、处理识别(滤波、归一化、MFCC提取)、功能控制等模块;小程序端基于微信开发者工具与VS Code开发,支持录音上传识别,后端用TensorFlow/Keras构建模型,MySQL存储数据,实现便捷操作。
该系统应用场景广泛,可用于家庭育儿(辅助新手父母高效响应需求)、母婴机构(提升护理效率与服务品质),还能作为核心模块嵌入智能婴儿床等设备。