基于GSM和PIC單片機(jī)的無人清潔護(hù)理機(jī)的設(shè)計(jì)

摘要：文章以PIC單片機(jī)為“家庭長期臥床病人大小便清潔護(hù)理機(jī)”的主控制器，完成護(hù)理機(jī)各項(xiàng)參數(shù)的實(shí)時(shí)檢測(cè)與控制，利用GSM模塊TC3 5i將護(hù)理機(jī)報(bào)警信息以“手機(jī)短信”的形式實(shí)時(shí)發(fā)送到病人監(jiān)護(hù)人的手機(jī)中，同時(shí)監(jiān)護(hù)人也可用“手機(jī)短信”的形式發(fā)送命令遠(yuǎn)程控制家中護(hù)理機(jī)的運(yùn)行，創(chuàng)新性地實(shí)現(xiàn)了護(hù)理機(jī)的“無人護(hù)理”功能。該設(shè)計(jì)將在很大程度上解決我國長期臥床病人家庭陪護(hù)人員緊缺和護(hù)理費(fèi)用高昂的難題，將產(chǎn)生很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
關(guān)鍵詞：PIC單片機(jī)；GSM模塊：傳感器；無人護(hù)理功能

0 引言
隨著我國老齡化進(jìn)程的加劇，當(dāng)今社會(huì)中存在著一種因失去生活自理能力而“長期臥床的弱勢(shì)群體”，特別是那些幾乎無意識(shí)的弱勢(shì)群體，他們需要被人長期照顧，特別是他們的大小便的清潔處理。然而由于該弱勢(shì)群體數(shù)量大、護(hù)理人員緊缺和護(hù)理費(fèi)用高等問題，導(dǎo)致這些弱勢(shì)群體的家庭護(hù)理矛盾日益凸顯。目前市場(chǎng)上的長期臥床病人大小便清潔護(hù)理機(jī)在“智能護(hù)理”方面己比較完善，已經(jīng)具有大小便自動(dòng)識(shí)別與回收、溫水清洗與自動(dòng)烘干等功能，達(dá)到了“人性化”護(hù)理的要求，但在使用過程中仍然需要專門的“陪護(hù)人員”，對(duì)于絕大多數(shù)現(xiàn)代家庭而言，無論從人力還是財(cái)力，這都將是一個(gè)沉重的負(fù)擔(dān)，同時(shí)也限制了大小便清潔護(hù)理機(jī)在家庭中的推廣使用，因此，社會(huì)迫切需要一種在現(xiàn)有護(hù)理功能的基礎(chǔ)上能夠?qū)崿F(xiàn)“無人護(hù)理”功能的新型大小便清潔護(hù)理機(jī)。本文以PIC18F87K22單片機(jī)為護(hù)理機(jī)主控制器，利用西門子GSM模塊TC35i，將護(hù)理機(jī)報(bào)警信息以“手機(jī)短信”的形式實(shí)時(shí)發(fā)送到設(shè)定的臥床病人監(jiān)護(hù)人的手機(jī)中，同時(shí)，監(jiān)護(hù)人也可用“手機(jī)短信”的形式發(fā)送命令遠(yuǎn)程控制家中護(hù)理機(jī)的運(yùn)行，創(chuàng)新性地實(shí)現(xiàn)了家庭長期臥床病人大小便清潔護(hù)理機(jī)的“無人護(hù)理”功能，將在很大程度上解決我國長期臥床病人家庭的陪護(hù)人員緊缺和護(hù)理費(fèi)用高昂這些亟待解決社會(huì)難題。

1 系統(tǒng)組成與工作原理
系統(tǒng)主要由PIC單片機(jī)主控板、鍵盤和顯示模塊、傳感／變送器模塊、執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊、GSM通信模塊(TC35i)和用戶手機(jī)等幾部分組成(圖1)。系統(tǒng)工作時(shí)，PIC單片機(jī)每隔500ms將護(hù)理機(jī)的水溫、風(fēng)溫、流量、清水桶液位下限報(bào)警、收集桶臟物上限報(bào)警、漏電檢測(cè)報(bào)警等參數(shù)巡檢一遍。當(dāng)某項(xiàng)檢測(cè)參數(shù)發(fā)生報(bào)警時(shí)，護(hù)理機(jī)除了發(fā)出相應(yīng)的聲光報(bào)警提示信息外，同時(shí)還將報(bào)警信息通過GSM模塊以“手機(jī)短信”的形式發(fā)送到程序設(shè)置的監(jiān)護(hù)人的手機(jī)中，提示監(jiān)護(hù)人及時(shí)回家處理。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)硬件包括電源模塊設(shè)計(jì)、PIC單片機(jī)主控板電路設(shè)計(jì)、按鍵設(shè)計(jì)、LCD顯示設(shè)計(jì)、傳感器／變送器電路設(shè)計(jì)、語音電路設(shè)計(jì)、GSM通信模塊電路設(shè)計(jì)和外圍驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電路設(shè)計(jì)等。
2．1 單片機(jī)芯片選擇
由于單片機(jī)與GSM通信模塊(TC35i)之間通過串口通信，考慮到今后還需要與ZigBee模塊進(jìn)行串口通信，所以需要具有至少兩個(gè)串口的MCU；系統(tǒng)需要采集風(fēng)溫、水溫等總共10路檢測(cè)參數(shù)；在大小便結(jié)束后進(jìn)行的溫水沖洗和暖風(fēng)烘干過程中，還需要用到多個(gè)定時(shí)器；需要通過PWM方式控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。綜合考慮上述要求，本系統(tǒng)選用Microehip(微星)公司的PIC18F877K22單片機(jī)，其內(nèi)部集成4KB SRAM，128KB EPROM，69位I／O，2個(gè)增強(qiáng)型EUSART，24路12位A／D轉(zhuǎn)換器，5個(gè)16位定時(shí)器，7個(gè)CCP模塊和3個(gè)ECCP模塊，其資源完全滿足系統(tǒng)需要。