嘉興企業(yè)網(wǎng)站建設(shè)500元全包（stm32接入onenet）stm32連接云平臺，
原標(biāo)題：STM32單片機(jī)+機(jī)智云AIoT+智能服藥箱摘要:隨著我國老齡化進(jìn)程的日趨加快，越來越多的老年人步入了快樂并充實(shí)的晚年生活但是隨著年齡的增長，各種醫(yī)藥用品也成了老年人生活的必需品，有人每天甚至需要在不同時(shí)間服用多種不同的藥物，如果子女不在身邊，老年人經(jīng)常會錯過最佳服藥時(shí)間或者忘記吃藥，甚至不記得自己吃沒吃過藥、吃過了哪種藥。
針對這種情況，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)了家庭智能醫(yī)藥箱，可以對藥物服用者進(jìn)行服藥提醒和服用記錄，并通過云端對醫(yī)藥箱進(jìn)行監(jiān)控、管理和記錄0 引言目前，老年人的健康問題、生活狀態(tài)和精神狀態(tài)是全球關(guān)注的焦點(diǎn)問題針對于這個(gè)問題，早期有人提出過“老人福祉科技”這個(gè)想法，即利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)以及先進(jìn)的人工智能算法去關(guān)心、去保證老年人的生活和健康。
近年來，老人福祉科技獲得了全世界越來越高的關(guān)注度，是各領(lǐng)域都在爭相研究開發(fā)的熱點(diǎn)基于物聯(lián)網(wǎng)云平臺的智能藥箱就是基于這個(gè)想法誕生的科技產(chǎn)物藥箱的整體結(jié)構(gòu)由傳感器采集層、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)層和數(shù)據(jù)管理層構(gòu)成每個(gè)藥盒正下方布有專用的RFID天線，它可以感應(yīng)到該藥盒內(nèi)部所有藥片的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，然后通過天線把實(shí)時(shí)藥片增添信息發(fā)送到中央處理器。
當(dāng)服藥時(shí)間到了，服藥鬧鐘響起時(shí)，控制系統(tǒng)就會進(jìn)行提醒，并把服藥信息顯示在屏幕上，如果長時(shí)間不做處理，系統(tǒng)就會發(fā)出警報(bào)每次服藥完成，感應(yīng)天線會根據(jù)RFID感應(yīng)信息，來確定藥片服用量是否符合服用藥量，如果與設(shè)置不符，還會進(jìn)行相應(yīng)提示提醒。
目前，國內(nèi)對這方面的研究相對較少已有的產(chǎn)品，局限性較大而且功能不全面，只停留在單機(jī)運(yùn)行上市面上出現(xiàn)這類藥盒也只是停留在設(shè)置鬧鐘提醒和監(jiān)測藥品數(shù)量上國外的相關(guān)產(chǎn)品雖然功能齊全，但價(jià)格昂貴，不能起到普及推廣的效果。
因此，研究一款價(jià)格合理、功能齊全、能夠充分地利用物聯(lián)網(wǎng)和云服務(wù)平臺，并且操作簡單，能夠有效地提醒、監(jiān)督老人按時(shí)服藥，服藥后實(shí)時(shí)記錄服藥情況的一種現(xiàn)代化藥箱是非常有必要的1 總體功能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)一款智能藥箱，分成不同的收納格，每個(gè)格子配固定編號，服藥者把藥物根據(jù)服用時(shí)間放在收納格中，并在手機(jī)APP設(shè)置定時(shí)提醒服務(wù)，到設(shè)定時(shí)間藥箱收納格指示燈報(bào)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(jìn)行分組，暫定兩組。
所設(shè)計(jì)的智能藥箱的外部功能結(jié)構(gòu)如圖1所示
圖1 外部功能結(jié)構(gòu)圖2 總體硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.1 以STM32單片機(jī)為主控MCU實(shí)現(xiàn)藥箱控制部分以STM32單片機(jī)為主控MCU實(shí)現(xiàn)的藥箱控制部分包括LED顯示，提示服藥種類和服用計(jì)量；收納格聲光報(bào)警，起到定時(shí)提醒作用；傳感器采集模塊，記錄收納格開關(guān)情況；電機(jī)控制模塊，利用步進(jìn)電機(jī)或者舵機(jī)控制收納格運(yùn)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]。
硬件整體結(jié)構(gòu)如圖2所示
圖2 硬件整體結(jié)構(gòu)2.2 STM32最小系統(tǒng)STM32單片機(jī)最小系統(tǒng)包括主芯片、上電復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、電源供電電路同時(shí)，如果滿足STM32單片機(jī)基本功能，還應(yīng)包括下載模塊和人機(jī)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(diǎn)，片上資源包括48KB SRAM、256KB Flash、11個(gè)定時(shí)器、2個(gè)IIC、5個(gè)串口、1個(gè)USB、3個(gè)SPI、3個(gè)12位ADC、2個(gè)12位DAC及51個(gè)通用IO口。
2.3 esp8266模塊利用ESP8266模塊把藥箱采集的服藥情況通過WiFi上傳到機(jī)智云物聯(lián)網(wǎng)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(diǎn)，本設(shè)計(jì)中，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(dāng)有傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，工作電流約為70mA，節(jié)能性優(yōu)良(圖3)。
與藍(lán)牙模塊做比較，WiFi模塊具有更遠(yuǎn)的傳輸距離和更高的傳輸速度，因此，本設(shè)計(jì)采用后者進(jìn)行電路設(shè)計(jì)
圖3 ESP8266原理圖2.4 RFID人員采集模塊RFID在本設(shè)計(jì)中，起到用來區(qū)別老人身份的作用，可以一家人同時(shí)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(dāng)有同頻率電子標(biāo)簽接近感應(yīng)線圈時(shí)，通過電感耦合使電子標(biāo)簽儲存能量，當(dāng)能量達(dá)到一定值，就會將將電子標(biāo)簽中的編碼信息發(fā)送到藥箱控制器中進(jìn)行解碼處理。
電子標(biāo)簽采用NXP MIFARE系列S50芯片，存儲容量1K因?yàn)槭菬o源電子標(biāo)簽，所以外觀結(jié)構(gòu)可以設(shè)計(jì)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(biāo)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(jìn)行，通信距離在理想條件下可達(dá)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(fù)責(zé)處理幀和奇偶校驗(yàn)、CRC校驗(yàn)2.5 舵機(jī)模塊本項(xiàng)目通過舵機(jī)旋轉(zhuǎn)角度來使藥箱的選中抽屜定時(shí)彈出舵機(jī)是一種位置(角度)伺服的驅(qū)動器，在機(jī)器人控制系統(tǒng)以及機(jī)電控制系統(tǒng)中，舵機(jī)的控制起到至關(guān)重要的作用。
舵機(jī)可以在微機(jī)電系統(tǒng)和航模中作為基本的輸出執(zhí)行機(jī)構(gòu)，適用于那些需要角度不斷變化并可以保持的控制系統(tǒng)，因而被廣泛應(yīng)用于智能小車、無人機(jī)以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向及機(jī)器人各類關(guān)節(jié)運(yùn)動中舵機(jī)的基本組成包括以下幾個(gè)部分：舵盤、減速齒輪組、位置反饋電位計(jì)、直流電機(jī)、控制電路。
SG90參數(shù)：扭矩為1.5kg/cm，工作電壓為5V，運(yùn)行速度：0.3s/60°電纜紅色為正極(DC5V)，棕灰色為地線(GND)，橙色為信號線PWM舵機(jī)接線原理如圖4所示
圖4 舵機(jī)接線圖舵機(jī)旋轉(zhuǎn)范圍0～180°，單片機(jī)向舵機(jī)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(dá)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(dāng)模塊前方無障礙物時(shí)，紅外發(fā)射管發(fā)射的光線發(fā)射到遠(yuǎn)處，指示燈滅，當(dāng)不透明障礙物接近紅外管時(shí)，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(shí)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。LM393管腳結(jié)構(gòu)如圖6所示。
圖6 LM393管腳結(jié)構(gòu)2.7 機(jī)智云物聯(lián)網(wǎng)云平臺利用機(jī)智云物聯(lián)網(wǎng)云平臺首先對通過平臺的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)定，即對服藥者進(jìn)行初始化設(shè)定，包括服藥名稱、服藥時(shí)間、服藥劑量等，并設(shè)置定時(shí)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。
3 關(guān)鍵問題手機(jī)APP上設(shè)定的服藥名稱、計(jì)量如何在開啟相應(yīng)的藥品收納格時(shí)顯示到藥箱的LED顯示屏上；收納格開啟的機(jī)械聯(lián)動方式，擬選用步進(jìn)電機(jī)推送方式或舵機(jī)控制彈出方式；開啟/關(guān)閉收納格傳感器選擇4 結(jié)語。
本設(shè)計(jì)集對老人身份的識別、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(gè)操作過程實(shí)現(xiàn)得簡單便捷后續(xù)的設(shè)計(jì)會集中在對服藥數(shù)據(jù)的后臺分析和處理上，通過服藥記錄來分析服藥者身體健康狀況并定時(shí)定期對老年人進(jìn)行溫馨提示提醒，并增加測量血壓、血糖等功能，并上傳云端，做進(jìn)一步數(shù)據(jù)分析，從而做到全方位健康管理。
如何既能夠滿足老人在服藥全過程中對各項(xiàng)操作過程的管理？又能夠讓老年人輕松上手、容易操作呢？不過在提升設(shè)計(jì)的簡便性和友好性這方面，優(yōu)化了人機(jī)交互方面的美觀性和操作的便捷性，使老年人能夠在子女不在身邊的情況下獨(dú)立地操作和使用。
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