基于增強(qiáng)型51單片機(jī)的智能藥箱的設(shè)計(jì)

　　介紹了一種基于STC90C516RD+單片機(jī)的智能藥箱的設(shè)計(jì)，主要結(jié)構(gòu)有主控單元、時(shí)鐘單元、報(bào)警單元、顯示單元等。顯示單元顯示藥品的相關(guān)信息及服藥時(shí)間，有利于用戶及時(shí)掌握各項(xiàng)信息;報(bào)警單元可以在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行報(bào)警提醒，保證了用戶能夠及時(shí)服藥。

　　對于那些健忘的老人、需要長期堅(jiān)持服用藥物的患者、需要住院的病患以及工作繁忙的成年人來說，很難保證能清楚地記得不同藥物的信息以及用藥時(shí)間并且保證按時(shí)吃藥。如何能夠及時(shí)提醒以上人群按時(shí)按量吃藥是一個(gè)難題。針對此問題，本文設(shè)計(jì)了一種基于增強(qiáng)型51單片機(jī)——STC90C516RD+單片機(jī)的智能藥箱。藥箱設(shè)有檢測單元，檢測在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)用戶是否按時(shí)吃藥，當(dāng)檢測到用戶已按時(shí)吃藥便會(huì)通過顯示單元提示用戶已經(jīng)吃藥，避免重復(fù)吃藥。通過顯示單元，用戶可以方便地獲取當(dāng)前的用藥情況、用藥時(shí)間及藥物信息等信息。

　　1工作原理

　　本設(shè)計(jì)主要由主控單元、時(shí)鐘單元、檢測單元、報(bào)警單元、顯示單元、供電單元和上位機(jī)軟件等7部分組成，其中主控單元由STC90C516 RD+單片機(jī)模塊組成;時(shí)間單元由DS1302時(shí)鐘模塊組成，用于檢測當(dāng)前的時(shí)間信息;檢測單元由光敏傳感器模塊和DS18B20模塊組成，分別檢測用藥情況的和檢測環(huán)境溫度;報(bào)警單元由蜂鳴器模塊和GSM短信模塊組成，分別進(jìn)行現(xiàn)場的聲音報(bào)警提示與短信報(bào)警提示;顯示單元顯示藥物名稱、用法用量等藥品的相關(guān)信息，用藥的時(shí)間，是否用藥以及當(dāng)前的日期、時(shí)間等信息;供電單元提供系統(tǒng)所需電力;上位機(jī)軟件通過RS232接口與主控單元進(jìn)行通信。藥箱結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。

　　圖1 智能藥箱設(shè)計(jì)原理圖

　　2各組成單元分析

　　2.1主控單元

　　主控單元在整個(gè)ICare系統(tǒng)中起信息處理和控制作用，主控芯片選用增強(qiáng)型51單片機(jī)——STC90C516RD+單片機(jī)。STC90C516RD+單片機(jī)是基于8051內(nèi)核的新一代超強(qiáng)抗干擾、高速、低功耗的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)，包含中央處理單元、64 k字節(jié)Flash程序存儲(chǔ)器、1280字節(jié)SRAM、35個(gè)雙向輸入/輸出(I/O)口、3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，8個(gè)中斷源，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩電路。

　　2.2時(shí)鐘單元

　　時(shí)鐘單元采用的是DALLAS公司出品的DS1302芯片。DS1302是一種具有涓細(xì)電流充電能力的低功耗實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，內(nèi)含一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31字節(jié)靜態(tài)RAM，可以通過串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信?？梢詫δ?、月、日、周、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能。DS13 02采用SPI三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，分別是復(fù)位(RST)、I/O數(shù)據(jù)線和串行時(shí)鐘(SCLK)。

　　2.3檢測單元

　　檢測單元由光敏傳感器模塊和溫度傳感器DS18B20模塊組成。

　　1)光敏傳感器模塊

　　光敏傳感器模塊在無光條件或者光強(qiáng)達(dá)不到?jīng)]定閾值時(shí)即未打開藥箱時(shí)，輸出高電平;當(dāng)外界環(huán)境光強(qiáng)超過設(shè)定閾值即打開藥箱時(shí)，輸出低電平。主控單元通過檢測光敏傳感器模塊輸出的高低電平判斷患者是否打開藥箱服藥。光敏傳感器模塊原理圖見圖2.

　　圖2 光敏傳感器模塊原理圖

　　2)溫度傳感器DS18B20模塊

　　DS18B20模塊是一種常用的溫度傳感器，具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少、抗干擾能力強(qiáng)和精度高等優(yōu)點(diǎn)。模塊采用獨(dú)特的單線接口方式，與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通信，測量結(jié)果以9—12位數(shù)字量方式串行傳送。在使用中不需要任何外圍元件。

　　主控單元通過溫度傳感器DS18B20模塊實(shí)時(shí)檢測當(dāng)前的環(huán)境溫度，并將當(dāng)前的溫度信息通過顯示單元顯示出來，顯示效果見圖5.

　　2.4報(bào)警單元

　　報(bào)警單元由蜂嗚器模塊和GSM短信模塊組成。

　　1)蜂鳴器模塊

　　蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器模塊結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，通過主控單元單片機(jī)I/O口定時(shí)翻轉(zhuǎn)電平即可驅(qū)動(dòng)蜂嗚器鳴響。

　　2)GSM短信模塊

　　GSM短信模塊采用希姆通300模塊。希姆通300模塊屬于工業(yè)級(jí)GSM/GPRS模塊，具有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化接口，尺寸小，功耗低，采用單電壓供電，支持EGSM900/1800/1900頻段，支持AT指令設(shè)置，內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)發(fā)送和接收中文短信的功能。

　　在本設(shè)計(jì)中，GSM短信模塊與主控單元之間采用串口通信的方式進(jìn)行連接，如圖3所示。

　　圖3 GSM短信模塊與主控單元通信示意圖