可穿戴智能服藥提醒器

周曉燕+蔡博文+區(qū)健聰+陳亦舟

摘要：近年來，社會(huì)發(fā)展迅速，物質(zhì)條件不斷提高，人們比起以前更加關(guān)注和看重自己的健康狀態(tài)，加快的生活節(jié)奏時(shí)常導(dǎo)致人們忘記服藥，老年人也因?yàn)樯狭四昙o(jì)并且服藥種類多總是不能按時(shí)準(zhǔn)確服藥。針對這種情況，設(shè)計(jì)了一種，使用 Edison 芯片把訊飛開放平臺(tái)與裝置相連接，Edison 將麥克風(fēng)接收到的聲波數(shù)據(jù)發(fā)送到訊飛開放平臺(tái)進(jìn)行解析，再根據(jù)解析后回傳的內(nèi)容設(shè)定服藥提醒時(shí)間并同步到服務(wù)器，到了設(shè)定時(shí)間就進(jìn)行提醒，并將服藥內(nèi)容顯示于顯示屏上?？纱┐髦悄芊幪嵝哑鞣奖銛y帶并能夠完成最基本的服藥提醒功能，解決了大家不能按時(shí)服藥的問題。

關(guān)鍵詞：Edison 芯片；訊飛開放平臺(tái)；提醒器；智能

中圖分類號：TN873 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1009-3044（2017）35-0208-02

Wearable Intelligent Medicine Reminding Device

ZHOU Xiao-yan，CAI Bo-wen，QU Jian-cong，CHEN Yi-zhou

（School of Information and Communication， Guilin University of Electronic Technology， Guilin 541004，China）

Abstract： Wearable intelligent medication reminder， you can get people's relevant data， to solve the most direct demand， compact comfortable， suitable for wear. And this wearable intelligent medication reminder can be set up by voice input， to remind the wearer in the pre-set time to take the medicine， it is the current drug reminder market to do a supplement. The use of Edison chip and the open platform is connected with the Xunfei device， it can complete the basic medication reminders. Using Edison as the core， mainly by the Edison chip circuit， power circuit， display circuit and other components， the software selected C programming language. Edison will parse the received microphone acoustic data sent to the Xunfei open platform， according to the analysis of the content set to return after the medication reminder time and synchronized to the server， to set the time to remind， and taking the content displayed on the display screen. The wearable smart medication reminder has been able to voice through the medication， reminders， on the OLED display to see the next time of medication， and can log through the server to view medication reminders.

Key words： Edison chip； Xunfei open platform； intelligent reminder

1 概述

“穿戴式智能設(shè)備”是一種現(xiàn)代化高科技的設(shè)備總稱，它應(yīng)用了可穿戴的工藝技術(shù)，對日常穿戴用品實(shí)施了高科技智能化現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)，比如框架眼鏡、手襪、手表、服飾及鞋等[1]。可穿戴設(shè)備存在于各種具有部分計(jì)算功能的便攜式附件中，可以連接移動(dòng)電話和各種類型的終端，主流產(chǎn)品包括基于手腕的產(chǎn)品，包括手表和腕帶以及一些其他類型的非主流物品?？纱┐髟O(shè)備行業(yè)目前處于起步期，產(chǎn)品技術(shù)未定型、產(chǎn)品創(chuàng)新空間大、行業(yè)進(jìn)入壁壘較低，有利于中國在可穿戴設(shè)備市場搶占先機(jī)[2]?？纱┐髟O(shè)備作為用戶捕捉和加工信息的前端設(shè)備，更善于信息的傳遞和交互，可加速信息的互聯(lián)共享，但是對于信息的處理、分析和升華就需要在云端完成[3]。同時(shí)，開放可穿戴設(shè)備云側(cè)應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)可穿戴設(shè)備智能化的根本?？纱┐髟O(shè)備通過軟件真正與消費(fèi)者建立連接，而不是簡單地把硬件帶在身上。硬件領(lǐng)域的變革已經(jīng)集中體現(xiàn)在硬件本身、云側(cè)應(yīng)用和商業(yè)模式三方面，所以我國在可穿戴設(shè)備的布局不應(yīng)只集中在硬件終端側(cè)也要積極布局云側(cè)應(yīng)用。

因此，本文對產(chǎn)品本身的特點(diǎn)進(jìn)行分析，從而對未來的消費(fèi)需求以及產(chǎn)品設(shè)計(jì)方向進(jìn)行預(yù)測?？纱┐髦悄芊幪嵝哑鞑粌H僅是一種硬件設(shè)備，通過語音提醒使用者服藥，更是通過軟件支持以及數(shù)據(jù)交互、云端交互來實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的功能，搭建一個(gè)消息管理的云平臺(tái)進(jìn)行日程及其他重要消息的管理和同步，使用者可以通過登錄服務(wù)器查詢并且API，使得更多第三方服務(wù)得以接入。

2 設(shè)計(jì)方案

可穿戴智能服藥提醒器能準(zhǔn)時(shí)準(zhǔn)確提醒佩戴者服藥信息，它具備兩種提醒信息錄入方式，第一種是按下某個(gè)按鍵，然后佩戴者通過語音交互方式錄入，佩戴者應(yīng)準(zhǔn)確說出提醒時(shí)間和要吃的藥物，第二種是直接在服務(wù)器上用電腦錄入服藥信息，服務(wù)器里的數(shù)據(jù)會(huì)同步到該服藥提醒裝置，完成服藥提醒的相關(guān)設(shè)置。endprint

可穿戴智能服藥提醒器主要以 Edison芯片為核心，包括語音模塊、顯示模塊、按鍵模塊和服務(wù)器數(shù)據(jù)同步等相關(guān)技術(shù)。Edison將麥克風(fēng)接受到的聲波數(shù)據(jù)發(fā)送到訊飛開放平臺(tái)進(jìn)行解析，再根據(jù)解析后回傳的內(nèi)容設(shè)定服藥提醒時(shí)間并同步到服務(wù)器，到了設(shè)定時(shí)間就進(jìn)行提醒，并將服藥內(nèi)容顯示于顯示屏上。服藥提醒器系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 服藥提醒器系統(tǒng)框圖

3 硬件設(shè)計(jì)

3.1 語音錄入

英特爾Edison套件沒有接口能夠進(jìn)行語音輸入，所以通過微型 USB接口來進(jìn)行語音錄入以及語音輸出的數(shù)據(jù)傳輸。通過一條OTG數(shù)據(jù)線和一個(gè)外置 USB聲卡，再連接上麥克風(fēng)和音頻播放器就可以實(shí)現(xiàn)語音的錄入和輸出。

科大訊飛開放云是一個(gè)開放API的云服務(wù)，為我們提供了語音識(shí)別和語義識(shí)別等功能，特別是式它中文語音技術(shù)成熟，接口簡單，容易使用。我們使用USB麥克風(fēng)，對聲音進(jìn)行采集，然后交給科大訊飛開放云平臺(tái)處理。

3.2 OLED顯示

由于要對時(shí)間和文字進(jìn)行顯示，選擇了OLED模塊作為輸出。OLED顯示技術(shù)擁有十分廣闊的視角，對比度幾乎無限高，反應(yīng)速度很快，能夠用在撓曲性面板、還能夠自己發(fā)光，制作工藝流程相對簡易。市場里的 LCD都需要背光，但是OLED則不用，因?yàn)樗軌蜃约喊l(fā)光。相比于 LED顯示，OLED顯示效果好得很多。 0.96寸的OLED顯示屏，OLED顯示屏分辨率為 128*64；多種接口方式，OLED裸屏一共有5種接口方式，分別為：8080并行接口方式和 8080并行接口方式，3線或者4線的串行SPI接口方式，只需要2根線就可以控制 OLED的IIC接口方式，這五種接口是通過屏上的BS0～BS2來配置的。它只有四針以及兩個(gè)信號線，4個(gè)接口分別為：

（1） GND電源地；

（2） VCC電源正（3～5.5V）；

（3） SCL OLED的 D0腳，在 IIC通信中為時(shí)鐘管腳；

（4） SDA OLED的 D1腳，在 IIC通信中為數(shù)據(jù)管腳。

3.3 按鍵電路

按鍵掃描工作原理是掃描到低電平，則判斷為按鍵被按下。依次選定一行輸送低電平，其他兩行輸送高電平，掃描各列是否有低電平的存在，如果掃描到，則該行該列交叉點(diǎn)判斷為按鍵被按下?？纱┐髦悄芊幪嵝哑魍ㄟ^按鍵選擇不同功能，按下按鍵 key1，進(jìn)入語音錄入功能，如果有錯(cuò)誤，則而已再按一次按鍵 key1，重新錄入，如果確認(rèn)沒有錯(cuò)誤，則按下按鍵 key2，確認(rèn)設(shè)置。

4 軟件設(shè)計(jì)

4.1 搭建軟件平臺(tái)

通過web客戶端、云服務(wù)器、科大訊飛開放云搭建的智能語音助手，可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)行日程以及其他重要信息的管理和同步，Web API是一個(gè)編程接口，用于操作可通過標(biāo)準(zhǔn)HTTP方法和表頭訪問的系統(tǒng)。通過對我們的開放API的使用，可以進(jìn)行功能的進(jìn)一步的定制和擴(kuò)展。

軟件部分通過在Yocto項(xiàng)目提供的Linux系統(tǒng)調(diào)用Aruino的庫函數(shù)進(jìn)行對OLED屏幕和電池模塊的控制和監(jiān)測，在日程安排的時(shí)間進(jìn)行提醒并顯示日程；通過一個(gè)錄音程序?qū)τ脩袈曇暨M(jìn)行錄制，將用戶的錄音上傳到科大訊飛開放云進(jìn)行文字識(shí)別和語義提取，然后返回到手表轉(zhuǎn)換成特定格式存儲(chǔ)在手表；通過同步程序與我們搭建的服務(wù)器進(jìn)行日程的同步。

4.2 Edison的軟件配置

英特爾Edison是一個(gè)搭載了一顆500MHz主頻的低功耗x86架構(gòu)的Atom CPU的開發(fā)平臺(tái)，同時(shí)具有WIFI和藍(lán)牙功能，在平臺(tái)上使用Yocto項(xiàng)目提供的Linux操作系統(tǒng)，同時(shí)它還兼容Arduino程序，這使得我們更加方便容易得獲取很多開源資料。該平臺(tái)的功能主要是對整個(gè)手表系統(tǒng)的控制以及聯(lián)網(wǎng)。Intel Edison中預(yù)裝了 Yocto Project Linux系統(tǒng)，YoctoProject是一個(gè)針對嵌入式應(yīng)用，由全球各地開發(fā)人員共同開發(fā)、維修保護(hù)的開源軟件合作工程。這個(gè)工程提供模塊、工具和方案，幫你建立個(gè)人定制的 Linux系統(tǒng)和嵌入式軟件。CPU，也就是 Atom處理器，負(fù)責(zé)運(yùn)行 Yocto Linux，而MCU運(yùn)行Viper，一個(gè) Wind River公司出品的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，也就是RTOS，這個(gè)RTOS里包含了最基本的線程調(diào)整、中斷控制、內(nèi)存管理等。兩個(gè)內(nèi)核可以單獨(dú)工作，互不影響，共用IO口，共享內(nèi)存，同時(shí)二者還可以通過IPC通道和控制通道互相聯(lián)系，CPU中包含 MCU驅(qū)動(dòng)和IPC驅(qū)動(dòng)。

4.3 語音交互

可穿戴智能服藥提醒器很重要的一個(gè)功能就是通過語音來錄入提醒服藥信息，當(dāng)電源打開時(shí)，按下特定按鍵不松開，就可以開始進(jìn)行語音交互，也就是語音錄入信息，然后檢查有沒有信號輸入。如果有信號輸入，那就對輸入的聲波信號進(jìn)行采樣、量化和編碼，然后輸出聲音數(shù)字信號，通過 WIFI發(fā)送到訊飛開放平臺(tái)進(jìn)行解析，然后等待接收已經(jīng)解析完畢的命令詞，如果接收到了命令詞，就設(shè)置提醒信息，然后結(jié)束語音錄入。語音識(shí)別相關(guān)代碼如下。

void voice_ASR（） {

speak_voice（3）；

oled_cls（）；

sprintf（（char*）showbuff，"Recording"）；

showstr（20，3，showbuff）；

system（"/home/root/voice/voiceService/bin/iat_record"）； //進(jìn)行語音錄入

system（"/home/root/voice/voiceService/bin/tts"）； //轉(zhuǎn)換成語音

speak_voice（0）； //播報(bào)當(dāng)前錄音文本

speak_voice（2）； //確認(rèn)提醒是否正確

4.4 服務(wù)器錄入提醒

智能服藥提醒器，有 2種錄入服藥提醒信息的方式，第一種就是上面提過的語音錄入方式，第二種錄入方式是在電腦上通過服務(wù)器來設(shè)置服藥提醒。服藥器通過 Edison內(nèi)置的 WIFI模塊進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，然后便可以實(shí)時(shí)連接服務(wù)器，在服務(wù)器里輸入服藥信息后，服藥器同步服務(wù)器，將新添加的服藥信息存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)空間，并設(shè)置服藥提醒。

unsigned int s_month； //月份

unsigned int s_day； //日

unsigned int s_hour； //從時(shí)間服務(wù)器獲取的時(shí)間

unsigned int s_minute；

unsigned int s_second；

get_Time（）； //同步服務(wù)器時(shí)間

int p = find_reminder（s_month， s_day， s_hour， s_minute）； //獲取當(dāng)前時(shí)間是否

有對應(yīng)的提醒

printf（"is ok1＼n"）；

//同步到服務(wù)器

void sync_server（）

{system（"/home/root/test/client"）；}

5 結(jié)束語

可穿戴智能服藥提醒器可以通過麥克風(fēng)進(jìn)行語音錄入，進(jìn)行服藥時(shí)間和服藥種類設(shè)置，提醒佩戴者在預(yù)先設(shè)置好的時(shí)間里服藥，然后語音程序?qū)⒄Z音上傳到科大訊飛開放云進(jìn)行語音識(shí)別和語義提取，再返回處理結(jié)果給主程序進(jìn)行添加移除日程事件和提醒的時(shí)間點(diǎn)，同時(shí)存儲(chǔ)到云服務(wù)器，并且可以在客戶端頁面顯示。設(shè)計(jì)的服藥提醒器最終可以準(zhǔn)確地獲取人的相關(guān)數(shù)據(jù)、進(jìn)行服藥提醒，同時(shí)設(shè)備小巧舒適適合佩戴，為用戶帶來很大方便，具有較好的實(shí)用性。

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