基于增強型51單片機的智能藥箱的設計

　　介紹了一種基于STC90C516RD+單片機的智能藥箱的設計，主要結構有主控單元、時(shí)鐘單元、報警單元、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(hù)及時(shí)掌握各項信息;報警單元可以在規定的時(shí)間內進(jìn)行報警提醒，保證了用戶(hù)能夠及時(shí)服藥。

　　對于那些健忘的老人、需要長(cháng)期堅持服用藥物的患者、需要住院的病患以及工作繁忙的成年人來(lái)說(shuō)，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(wèn)題，本文設計了一種基于增強型51單片機——STC90C516RD+單片機的智能藥箱。藥箱設有檢測單元，檢測在規定的時(shí)間內用戶(hù)是否按時(shí)吃藥，當檢測到用戶(hù)已按時(shí)吃藥便會(huì )通過(guò)顯示單元提示用戶(hù)已經(jīng)吃藥，避免重復吃藥。通過(guò)顯示單元，用戶(hù)可以方便地獲取當前的用藥情況、用藥時(shí)間及藥物信息等信息。

　　1工作原理

　　本設計主要由主控單元、時(shí)鐘單元、檢測單元、報警單元、顯示單元、供電單元和上位機軟件等7部分組成，其中主控單元由STC90C516 RD+單片機模塊組成;時(shí)間單元由DS1302時(shí)鐘模塊組成，用于檢測當前的時(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;報警單元由蜂鳴器模塊和GSM短信模塊組成，分別進(jìn)行現場(chǎng)的聲音報警提示與短信報警提示;顯示單元顯示藥物名稱(chēng)、用法用量等藥品的相關(guān)信息，用藥的時(shí)間，是否用藥以及當前的日期、時(shí)間等信息;供電單元提供系統所需電力;上位機軟件通過(guò)RS232接口與主控單元進(jìn)行通信。藥箱結構示意如圖1所示。

　　圖1 智能藥箱設計原理圖

　　2各組成單元分析

　　2.1主控單元

　　主控單元在整個(gè)ICare系統中起信息處理和控制作用，主控芯片選用增強型51單片機——STC90C516RD+單片機。STC90C516RD+單片機是基于8051內核的新一代超強抗干擾、高速、低功耗的單片機，指令代碼完全兼容傳統8051單片機，包含中央處理單元、64 k字節Flash程序存儲器、1280字節SRAM、35個(gè)雙向輸入/輸出(I/O)口、3個(gè)16位定時(shí)器/計數器，8個(gè)中斷源，片內時(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是一種具有涓細電流充電能力的低功耗實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，內含一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31字節靜態(tài)RAM，可以通過(guò)串行接口與單片機進(jìn)行通信?？梢詫δ?、月、日、周、時(shí)、分、秒進(jìn)行計時(shí)，具有閏年補償等多種功能。DS13 02采用SPI三線(xiàn)接口與CPU進(jìn)行同步通信，分別是復位(RST)、I/O數據線(xiàn)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(wú)光條件或者光強達不到?jīng)]定閾值時(shí)即未打開(kāi)藥箱時(shí)，輸出高電平;當外界環(huán)境光強超過(guò)設定閾值即打開(kāi)藥箱時(shí)，輸出低電平。主控單元通過(guò)檢測光敏傳感器模塊輸出的高低電平判斷患者是否打開(kāi)藥箱服藥。光敏傳感器模塊原理圖見(jiàn)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，具有測溫系統簡(jiǎn)單、測溫精度高、連接方便、占用口線(xiàn)少、抗干擾能力強和精度高等優(yōu)點(diǎn)。模塊采用獨特的單線(xiàn)接口方式，與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線(xiàn)即可實(shí)現微處理器與DS18B20的雙向通信，測量結果以9—12位數字量方式串行傳送。在使用中不需要任何外圍元件。

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

　　2.4報警單元

　　報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構的電子訊響器，采用直流供電，廣泛應用于計算機、打印機、復印機、報警器、電子玩具、汽車(chē)電子設備、電話(huà)機、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器模塊結構簡(jiǎn)單、使用方便，通過(guò)主控單元單片機I/O口定時(shí)翻轉電平即可驅動(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GSM/GPRS模塊，具有工業(yè)標準化接口，尺寸小，功耗低，采用單電壓供電，支持EGSM900/1800/1900頻段，支持AT指令設置，內嵌TCP/IP協(xié)議，可實(shí)現點(diǎn)對點(diǎn)發(fā)送和接收中文短信的功能。

　　在本設計中，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

　　2.5顯示單元

　　顯示單元采用2.4寸彩色tft液晶顯示器，顯示色彩為262 k(26萬(wàn)色)，成像細膩，具有顯示效果好、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。顯示單元原理圖如圖4所示。

　　圖4 顯示單元原理圖

　　引腳說(shuō)明：1腳，接地(GND);2腳，電源引腳(Vcc);4腳，控制寄存器/數據寄存器選擇引腳(RS)，低電平時(shí)選擇控制寄存器;5腳，寫(xiě)信號引腳(RW)，低電平時(shí)有效;6腳，讀信號引腳(RD)，低電平時(shí)有效;7～14腳為8位數據總線(xiàn)(DB0～DB7);15腳為片選(CS)，低電平時(shí)有效;16腳，復位腳(RST)，低電平時(shí)有效;3、17、18腳懸空。顯示單元顯示效果見(jiàn)圖5.

　　圖5 顯示單元顯示效果