1功能實現(xiàn)

2硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3 總結(jié)

1. 總體功能實現(xiàn)

設(shè)計一款智能藥箱，分成不同的收納格，每個格子配固定編號，服藥者把藥物根據(jù)服用時間放在收納格中，并在手機APP設(shè)置定時提醒服務(wù)，到設(shè)定時間藥箱收納格指示燈報警提醒服藥；配傳感器感知收納格被打開和關(guān)閉的過程，視為一次服藥成功，并上傳云端做服藥記錄；做分組采集，藥箱配RFID讀卡器會對服藥者進行分組，暫定兩組。

2.總體硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1 以STM32單片機為主控MCU實現(xiàn)藥箱控制部分

以STM32單片機為主控MCU實現(xiàn)的藥箱控制部分包括LED顯示，提示服藥種類和服用計量；收納格聲光報警，起到定時提醒作用；傳感器采集模塊，記錄收納格開關(guān)情況；電機控制模塊，利用步進電機或者舵機控制收納格運動，從而控制藥品輸出；RFID人員采集模塊，識別服藥人，避免誤服。

2.2 STM32最小系統(tǒng)

STM32單片機最小系統(tǒng)包括主芯片、上電復位電路、時鐘電路、電源供電電路。同時，如果滿足STM32單片機基本功能，還應(yīng)包括下載模塊和人機交互模塊。本次選用STM32F103RCT6作為中心控制芯片。STM32F103RCT6基于ARM Cortex-M內(nèi)核，具有高性能、低成本、低功耗的優(yōu)點，片上資源包括48KB SRAM、256KB Flash、11個定時器、2個IIC、5個串口、1個USB、3個SPI、3個12位ADC、2個12位DAC及51個通用IO口。

2.3Esp8266模塊

利用ESP8266模塊把藥箱采集的服藥情況通過WiFi上傳到機智云平臺，對藥物服用者的服藥情況做全過程跟蹤記錄。ESP8266模塊是現(xiàn)如今非常流行的WiFi模塊，是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)中傳輸層的近距離主流模塊，它的體積較小，非常方便布局在硬件主控板上，而不影響智能藥箱的美觀性；

超低的功耗也是ESP8266的主要特點，在不需要傳輸數(shù)據(jù)的情況下，ESP8266為深度睡眠狀態(tài)，工作電流約為20μA；當有傳輸數(shù)據(jù)時，工作電流約為70mA，節(jié)能性優(yōu)良(圖3)。與藍牙模塊做比較，WiFi模塊具有更遠的傳輸距離和更高的傳輸速度。

2.4 RFID人員采集模塊

RFID在本設(shè)計中，起到用來區(qū)別老人身份的作用，可以一家人同時使用，藥箱的固定位置布有電磁感應(yīng)線圈，該線圈引出端連到主控板的RFID模塊上，控制器通過感應(yīng)線圈發(fā)送一定頻率的射頻信號，當有同頻率電子標簽接近感應(yīng)線圈時，通過電感耦合使電子標簽儲存能量，當能量達到一定值，就會將將電子標簽中的編碼信息發(fā)送到藥箱控制器中進行解碼處理。

電子標簽采用NXP MIFARE系列S50芯片，存儲容量1K。因為是無源電子標簽，所以外觀結(jié)構(gòu)可以設(shè)計成多種形式，可以以手環(huán)的形式佩戴在老人身上，也可以以卡片的形式隨身攜帶。與電子標簽相匹配的RFID讀卡部分采用NXP MIFARE RC500基站芯片，RC500支持ISO14443A協(xié)議，發(fā)送和接收都可在無源條件下進行，通信距離在理想條件下可達到100mm。接收器部分包含解調(diào)和解碼電路，穩(wěn)定有效。數(shù)字部分負責處理幀和奇偶校驗、CRC校驗。

2.5 舵機模塊

舵機旋轉(zhuǎn)范圍0～180°，單片機向舵機發(fā)出PWM信號就可以控制角度，信號需要連續(xù)發(fā)送才能讓多級轉(zhuǎn)動直到達到角度。0.5～20ms高電平對應(yīng)0～180°轉(zhuǎn)角。

2.6 傳感器模塊

使用紅外傳感器模塊識別藥箱所選抽屜的一次開啟和閉合，來作為一次服藥周期記錄。該傳感器模塊上主要元器件為LM393比較器，此外還有一對紅外發(fā)射管與接收管，當模塊前方無障礙物時，紅外發(fā)射管發(fā)射的光線發(fā)射到遠處，指示燈滅，當不透明障礙物接近紅外管時，發(fā)射管發(fā)出的紅外光線遇到障礙物返回之后被接收管接收，這時比較器輸出端給出低電平，有障礙指示燈亮起。

將在無障礙和有障礙循環(huán)一次的周期作為服藥操作流程的一次記錄。模塊上電位器可調(diào)節(jié)檢測距離，有效感應(yīng)距離在2～30cm之間，工作電壓為3.3～5V。

2.7 機智云物聯(lián)網(wǎng)云平臺

利用機智云平臺首先對通過平臺的數(shù)據(jù)點進行設(shè)定，即對服藥者進行初始化設(shè)定，包括服藥名稱、服藥時間、服藥劑量等，并設(shè)置定時提醒功能；待服藥后自動采集完成信息，保存為服藥成功一次，并做數(shù)據(jù)保存。

4.總結(jié)

本文介紹對老人身份的識別、用藥的提醒、用藥量的顯示、對服藥后上傳云服務(wù)器、用藥數(shù)據(jù)的記錄等功能于一體，使老年人以及常年服藥者能夠把每日定量服藥這個操作過程實現(xiàn)得簡單便捷。