家用智能藥箱的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

黃鈺恒

（江蘇 南京 210000）

1 緒論

1.1 智能藥箱的現(xiàn)狀和存在的問題

目前有以下幾種智能藥箱：

一類是家用藥箱，此種藥箱的體型較大，可在家使用，主要有提醒老人吃藥的功能，每次吃藥都會(huì)自動(dòng)配好藥，可以通過手機(jī)以便與互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)同步。雖然智能藥箱現(xiàn)狀已經(jīng)有很先進(jìn)的發(fā)展，各種功能豐富，但是它們有的不別于攜帶，只適合家用。而且，這種藥箱的價(jià)格相當(dāng)高。

另一類是戶外藥箱，此類藥箱較為輕便、易攜帶。這種藥盒可以自動(dòng)告訴時(shí)間提醒老人按時(shí)吃藥。該包裝輕便方便，便于老年人攜帶攜帶。便攜式藥箱雖然易于攜帶，但功能太單一，只有報(bào)時(shí)功能，藥的取拿十分不便，并且很少能確保藥品是否能繼續(xù)服用。多數(shù)藥箱的功能只是方便取藥，功能單一。而老人吃藥的時(shí)間也不長，如果僅僅把其當(dāng)作藥箱也是一種負(fù)擔(dān)。

1.2 設(shè)計(jì)方案

（1）設(shè)計(jì)的藥箱以圓形為主要形狀，方便攜帶，也可放在家中。

（2）由控制芯和藥盒的兩部分組成。核心是藥箱中的一個(gè)控制面板，藥盒是核心周圍裝藥的盒子。

（3）藥盒可以隨時(shí)拆卸更換，有幾種不同型號的盒數(shù)，控制藥量，節(jié)省空間。用塑料制成，輕便。

（4）主控核心可以與手機(jī)APP 聯(lián)網(wǎng)。這樣家人可以通過APP 知道老人去了哪兒與其吃藥的狀況。也可調(diào)控吃藥時(shí)間。它也使老年人更加自主。觸摸屏可以使老人隨時(shí)查看吃藥時(shí)間，天氣狀況等一系列必要事情。

（5）控制核心能根據(jù)設(shè)定的時(shí)間，提醒使用人要按時(shí)吃藥，并說明吃藥的次數(shù)。同時(shí)會(huì)有振動(dòng)，以防耳背的老人聽不見。同時(shí)，核心上的按鈕燈亮起，老人只要按按鈕，藥盒則自動(dòng)彈開，老人可取藥。當(dāng)取藥結(jié)束時(shí)，將藥盒按回去，并提示語結(jié)束。這樣可以防止老人忘記吃藥的時(shí)間，又能有效避免老人因行動(dòng)不便去開藥盒的意外。

2 系統(tǒng)介紹

2.1 單片機(jī)控制核心

單片機(jī)是由集成電路芯片組成的一個(gè)小型而完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。目前單片機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，其中包含各種元器件，例如中央處理器CPU、只讀存儲(chǔ)器ROM、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、多種IO 口、定時(shí)器等。

目前，單片機(jī)在嵌入式操作系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。SCM 主要用作所有電器和手持移動(dòng)電話的核心，可以直接作為專用的Windows 操作系統(tǒng)使用。目前主流的單片機(jī)包括CPU、4KB 容器RAM、128KB ROM、2 位16 位定時(shí)計(jì)數(shù)器。4 個(gè)8 位并行端口，全雙工串行端口，ADC DAC，SPI，I2C，ISP，IAP。單片機(jī)功能強(qiáng)大，具有多種優(yōu)點(diǎn)：它的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，完全模塊化操作，使用非常方便。同時(shí)可靠性強(qiáng)，可以持續(xù)工作106～107h。單片機(jī)還具有功能強(qiáng)大、處理快、速度快、能耗低、體積小、易于生產(chǎn)便攜產(chǎn)品等優(yōu)點(diǎn)。

在單片機(jī)之中，基本結(jié)構(gòu)運(yùn)算器是由算術(shù)邏輯單元、累加器、寄存器等部分組成，通過各器件之間聯(lián)合工作，完成單片機(jī)中的邏輯運(yùn)算功能?？刂破饔沙绦蛴?jì)數(shù)器、指令寄存器、指令譯碼器等組成。單片機(jī)的應(yīng)用滲透到各個(gè)領(lǐng)域，可以說是極為廣泛，在工業(yè)儀器，智能家電，機(jī)械控制等領(lǐng)域，都廣泛使用單片機(jī)作為控制核心進(jìn)行控制。

本藥箱中單片機(jī)主要用于核心之中，是80C51 型，是核心的主要控制面板。在單片機(jī)上可以控制電子顯示屏，計(jì)時(shí)器，溫濕度傳感器以及語言等模塊控制其系統(tǒng)。由于單片機(jī)的便攜易帶，可以很好地降低老人出行時(shí)攜帶的不便。由于其成本低，可以降低購買門檻。它能很好地反映智能藥盒的智能便攜功能。

2.2 紅外溫度傳感器

在日常生活中，溫度傳感器被廣泛使用。紅外溫度傳感器是一種利用輻射熱效應(yīng)檢測溫度的非接觸式溫度傳感器。物體的溫度越高，輻射產(chǎn)生的紅外輻射就越多，紅外輻射的能量就越大。通過檢測紅外輻射能量，我們可以知道物體的溫度。本文所用的紅外溫度傳感器為HE-205 型。測量溫度在0 ～500℃之間，精度可達(dá)1 度，分辨率高達(dá)0.10C，可以完全滿足智能藥箱的日常需求。紅外溫度傳感器對于藥箱中藥品質(zhì)量的確保無疑有很大的幫助，是一種高性能經(jīng)濟(jì)型傳感器。

2.3 濕度傳感器

同溫度傳感器相同，檢測環(huán)境濕度也是保證藥品質(zhì)量的重要一環(huán)節(jié)。濕敏元件是一種最簡單的溫度傳感器，本品使用的電阻傳感就是借助于濕敏元件完成濕度測量的。其特征在于覆蓋在基板上由濕材料制成的薄膜層。當(dāng)箱內(nèi)的水蒸氣被吸附在濕膜上時(shí)，元件的電阻率和電阻值都發(fā)生變化。濕度可以通過這個(gè)特性來測量。它以氧化鋁為主要原料，具有體積小、靈敏度高、速度快等特點(diǎn)。藥物的質(zhì)量可以及時(shí)反映出來。

2.4 液晶觸摸屏

液晶觸摸屏屬于平面顯示器的一種，用于本藥箱的屏幕顯示，可以更改并查看時(shí)間、查看天氣等情況。LCD 具有重量輕、體積小、使用方便靈活等特點(diǎn)。它逐漸取代了鍵盤作為嵌入式系統(tǒng)最常用的人機(jī)交互工具。

2.5 Siri 語音系統(tǒng)

智能語音系統(tǒng)是本藥箱的現(xiàn)代智能化體現(xiàn)之一，用戶可以通過語音方式同藥箱交流，從而可以設(shè)置時(shí)間等功能。該藥箱采用SIRI 語音作為語音控制系統(tǒng)，是蘋果公司在其產(chǎn)品上應(yīng)用的智能語音控制系統(tǒng)。

在技術(shù)上，SIRI 語音可以分為前端和后端兩個(gè)方面。在前面，西麗主要負(fù)責(zé)人工智能語音識別和語音合成技術(shù)。它可以識別用戶的語音并將其轉(zhuǎn)換成文本，然后通過語音知識庫將結(jié)果轉(zhuǎn)換成語音輸出。

在后臺技術(shù)方面，主要完成相關(guān)處理請求的內(nèi)容搜索，用以匹配用戶的請求。其主要依據(jù)兩個(gè)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行搜索。

（1）以百度為代表的網(wǎng)頁搜索技術(shù)。

（2）以百度庫為代表的知識庫。本品在藥箱中內(nèi)嵌入Siri 語音系統(tǒng)，完成藥箱和用戶之間的智能語音交流，使藥箱在規(guī)定時(shí)間能夠準(zhǔn)確、快速地報(bào)時(shí)，加強(qiáng)藥箱的智能性。

3 創(chuàng)新點(diǎn)

（1）核心當(dāng)中，還有溫濕度傳感器，如果是藥品受潮或受熱，均可以感受出來并加以調(diào)控，語言提示藥已經(jīng)壞，并通過APP 提醒家人來更換。

（2）另外，上面還有報(bào)警功能，如果老人突發(fā)不適，可以按下報(bào)警系統(tǒng)，發(fā)出求救信號，并通過APP 告知家人。

（3）核心表面是液晶顯示屏，可通過顯示屏老人自己調(diào)整時(shí)間，并知道下一個(gè)時(shí)間點(diǎn)。背面則裝有微型收音機(jī)，可以隨時(shí)聽音樂，使藥箱不僅僅是藥箱，也附帶有娛樂功能。

（4）核心連接著APP，家人可用過其知道老人的狀況，隨時(shí)知道老人行蹤。

（5）還可供記憶力不好，并患有多種疾病的年輕人使用。

4 結(jié)語

總之，本智能藥箱運(yùn)用單片機(jī)，溫濕度傳感器，siri 語音系統(tǒng)，能使老人能夠方便的吃藥，減少了諸多不便。本藥箱的APP，也能使家人們能有效的知道老人的行蹤以及老人的安全狀況。年輕人可以減輕負(fù)擔(dān)，自由地做自己的事情。未來對于老年人的救治、醫(yī)療將更加專業(yè)化與智能化。由于其多功能，使其利于大批量生產(chǎn)，能更好滿足市場需求，在市場競爭力上得到提高。智能藥箱，不僅適用于老人，還將適用于更多的特殊人群。