雒海東

（青海師范大學 青海 西寧810008）

基于ARM和Android的智能物聯(lián)網藥箱的設計

雒海東

（青海師范大學 青海 西寧810008）

為解決當前市場上藥箱的的不足，并考慮到老年病人增多的趨勢，本文將ARM9的S3C2410微處理器端作為控制中心，并與運行Android操作系統(tǒng)的智能手機終端相結合，開發(fā)出一款綜合智能藥箱。在ARM控制端能實現(xiàn)定時、以及語音提醒病人吃藥，并能對藥箱內環(huán)境進行檢測，同時具有藥箱是否被打開的判斷功能，確定是否已經吃藥等功能；其次最主要的是能實現(xiàn)與監(jiān)護人運行Android操作系統(tǒng)的智能手機終端的綁定，監(jiān)護人通過手機終端可以實現(xiàn)定時，并能實時的監(jiān)控老年人的服藥狀況，以便于及時地撥打電話通知等功能。

S3C2410；Android；ARM；手機終端；智能藥箱

老人福祉科技的概念20世紀90年代初期產生于歐洲，其宗旨是通過科學技術提高老人的生活質量[1]。隨著全球老齡化趨勢的發(fā)展，老人福祉科技已成為近年來各國科技領域的熱點[2-3]。從2000年到2007年，我國60歲以上的老年人口由1.26億增長到1.53億人，占總人口的比例從10.2%提高到11.6%，占全球老年人口的21.4%，相當于歐洲60歲以上老年人口的總和。人口老齡化年均增長率高達3.2%，約為總人口增長速度的5倍。預計2020年老年人口將達到2.4億人，占總人口的17.17%；到2050年，老年人口總量將超過4億，老齡化水平推進到30%以上。

有以上數據可知，老年人逐漸增多，老年人生理機能走向下坡路，容易患上各種慢性病，對藥物需求必不可少，藥箱的需求增加成為必然，但隨著人們對生活水平的要求，藥箱的人性化設計也愈顯迫切[4-5]。但是目前國內在這方面的研究不多見，雖然目前市場上也出現(xiàn)了定時語音藥箱，但功能不夠齊全，一般都只是附帶一個倒計時提醒的功能。

隨著高齡化社會的到來，生活水平的提高，正確地服藥與老人的生活質量戚戚相關，對于提高老年人群的生活質量具有重要的作用[6-8]。文中設計開發(fā)了一款具有監(jiān)控、提示和信息集成功能的智能化老年人藥箱系統(tǒng)，能定時語音提醒病人吃藥，使病人養(yǎng)成按時吃藥的習慣，并對藥箱內環(huán)境進行檢測，以保證藥物的有效時間更長；同時與監(jiān)護人的手機進行綁定，便于監(jiān)護人進行實時的監(jiān)控，了解老年人的服藥狀況，以便于及時地撥打電話通知；以及監(jiān)護人通過手機端實現(xiàn)定時等功能。

1 系統(tǒng)總體架構

本系統(tǒng)的總體架構如圖1所示，SUMSUNG公司生產的S3c2410是整個系統(tǒng)的核心，同時結合GPRS技術，實現(xiàn)了短信的收發(fā)及信息提醒等功能[9-11]。本系統(tǒng)可以實現(xiàn)基本的智能藥箱的功能，在系統(tǒng)初始化完成，運行用戶端應用程序之后，用戶可以通過4*4小鍵盤上相應得功能鍵來實現(xiàn)與監(jiān)護人手機號的綁定，同時可以設置系統(tǒng)的實時時鐘；用戶也可以通過小鍵盤上相應的功能鍵，設置用戶每日的服藥時間，并能在LCD液晶顯示。

圖1 系統(tǒng)架構圖

系統(tǒng)通過溫濕度傳感器檢測藥箱的溫濕度信息，防止藥物變質；同時通過霍爾開關來感知用戶是否打開藥箱進行了服藥操作；并能通過語音模塊的設計，實現(xiàn)本地的報警響鈴，以及提示用戶按時服藥的語音提醒。

同時，本系統(tǒng)設計中最大的特點，就是結合了Android手機終端應用小程序的開發(fā)。通過GPRS模塊與Android手機的結合，同時可以實現(xiàn)監(jiān)護人通過手機終端對智能藥箱的定時、延遲和通知的功能；同時ARM端的是否服藥的信息，也可以通過短信的方式反饋到監(jiān)護人端的手機，實現(xiàn)了對老年人服藥過程的監(jiān)控、電話提醒等功能，可以保證藥物的按時服用。

2 系統(tǒng)軟件設計

智能藥箱主要由ARM端和手機Android端兩部分組成，系統(tǒng)總體結構如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)總體結構

智能藥箱主要是由兩個部分組成的，分別是ARM端和手機Android兩個部分。ARM端是以Linux系統(tǒng)為平臺，以魔法師ARM為硬件平臺而設計的系統(tǒng)設置端，主要完成系統(tǒng)時間的設置、設置用戶的聯(lián)系方式、顯示系統(tǒng)時間以及當下溫度、設置定時時間（最多設置3個時間）、提醒用戶吃藥等功能。在ARM端通過傳感器判斷藥箱是否被打開，打開則吃藥了，沒打開則沒吃藥，并且發(fā)送判斷信息到相應的綁定手機。手機Android端主要是方便提醒用戶用Android語言編寫的一款小型的軟件，安裝在手機上，主要完成手機端定時 （最多定三次時間）、延遲、通知用戶吃藥等功能。

2.1 ARM端設計

ARM端功能設計如圖3所示，主要實現(xiàn)系統(tǒng)時間的設置，監(jiān)護人手機的綁定，以及藥物存放溫度的現(xiàn)實，服藥時間的設置，以及語音定時提醒功能。

圖3 ARM端功能設計

1）LCD屏的功能及流程圖。

LCD屏的主要功能主要實現(xiàn)系統(tǒng)時間、綁定用戶的的手機號、定時時間、環(huán)境溫度的顯示。其流程圖如圖4所示。

圖4 LCD流程圖

2）鍵 盤

本系統(tǒng)中選用的是4*4小鍵盤，各按鍵的主要功能設計如下：S1-S10表示0-9的數字鍵；S11、S12更改綁定的手機號碼；S16確定輸入的系統(tǒng)的時間；S13確認輸入的定時時間；S14退出輸入模式，顯示主界面；S15進入定時模式。

3）GPRS功能及流程圖

GPRS主要功能接收ARM端傳感器的相關信息，發(fā)送短信到系統(tǒng)綁定手機號碼，接收到手機端相關信息，傳達給ARM端。ARM端接收到消息進行相應的判斷，做出相應的響應。其流程圖如圖5所示。

圖5 GPRS功能流程圖

4）溫濕度傳感器

溫濕度傳感器主要功能就是獲取當前溫濕度信息，從而實現(xiàn)藥物存放環(huán)境的實時監(jiān)測，保證藥物的有效性。

5）霍爾開關

霍爾開關主要就是判斷藥箱是否被打開，若是被打開則證明已經吃藥了，若是沒被打開則證明沒有吃藥。其功能流程圖如圖6所示。

圖6 霍爾開關功能流程圖

6）語音模塊

語音模塊的主要功能是定時時間到時發(fā)出一個報警響鈴。其功能流程圖如圖7所示。

圖7 語音模塊功能流程圖

7）ARM端總體流程圖

ARM端程序，主要實現(xiàn)系統(tǒng)的初始化，軟硬件環(huán)境的配置，系統(tǒng)時間的設置；以及監(jiān)護人綁定手機號的設置；藥箱系統(tǒng)的溫濕度監(jiān)測，每日服藥時間的設置，以及服藥的語音提醒；以及藥箱是否開啟的監(jiān)測，并通過狀態(tài)監(jiān)測，及時發(fā)短信到監(jiān)護人手機功能。

圖8 總流程圖

2.2 手機Android端功能設計

手機（Android）端主要是以Linux系統(tǒng)為平臺，以Android語言為編程基礎[12-15]，方便用戶使用的一款與ARM相結合完成定時，吃藥提醒等功能。功能圖如圖9所示。

圖9 手機Android端功能圖

3 結束語

隨著老齡化社會的到來，以及現(xiàn)代社會節(jié)奏的加快，老年人不能及時得到看護，設計一款智能藥箱，實現(xiàn)定時定量藥物的服用，將在老齡化社會中發(fā)揮巨大的作用。本文通過對現(xiàn)有的定時語音藥箱進行改進，設計了一款基于ARM[16-17]和手機Android平臺的智能藥箱系統(tǒng)，實現(xiàn)了定時語音提醒，藥物存放環(huán)境監(jiān)測，是否服藥等的判斷，并且實現(xiàn)了與監(jiān)護人手機的綁定，可以及時將服藥情況以短信息的方式通知監(jiān)護人，實現(xiàn)有效監(jiān)護。本系統(tǒng)經過測試，運行穩(wěn)定、可靠，使用便捷、成本低和智能化等特點，具有良好的應用前景。

參考文獻：

[1]湯一平，孫黌杰，顧校凱，等.基于嵌入式系統(tǒng)和Java技術的智能藥箱 [J].工業(yè)控制計算機，2006，19（3）:61-62.

[2]辛凱，李普，張震.基于增強型51單片機的智能藥箱的設計[J].山西電子技術，2014（2）:40-41，50.

[3]朱建.藥品儲藏性智能物聯(lián)網藥箱[J].物流技術：裝備版，2013（5）:30-31.

[4]杜康，王紫光，王一舒，等.家用智能化藥箱[J].科技創(chuàng)新與應用，2014（31）：76.

[5]馬昊偉，董繼先.基于STC89C51單片機的步進電動機的控制系統(tǒng)設計[J].煤礦機械，2012，33（7）:222-223.

[6]周萬勇，員超，劉晏，等.智能化藥房的研究[J].包裝與食品機械，2003，21（5）:1-4.

[7]朱軼，來欣，王洪金，等.智能化戰(zhàn)備藥箱RFID閱讀器多屜天線設計[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2008，29（12）:14-16.

[8]吳占敖，茅建華，邵洪芳，等.基于RFID技術智能化戰(zhàn)備藥箱的研發(fā)[J].解放軍醫(yī)院管理雜志，2007，14（8）:585-586.

[9]何輝，龔成瑩.基于Android智能終端的物聯(lián)網網關設計[J].工業(yè)儀表與自動化裝置，2015（5）:41-43.

[10]黃沃彬，陳本紋，張志偉，等.基于ZigBee與GPRS智能醫(yī)療監(jiān)護網關設計[J].物聯(lián)網技術，2013（10）:34-36.

[11]鄭磊，羅健飛，蘇湘，等.一種面向物聯(lián)網應用的通用網關平臺的設計[J].自動化與儀表，2013，28（9）:24-28.

[12]李宏亮.基于Android的用藥安全客戶端的開發(fā)與設計[J].電腦開發(fā)與應用，2015，28（3）:42-44.

[13]吳亞峰，蘇亞光.Android應用案例開發(fā)大全[M].北京:人民郵電出版社，2011.

[14]武爾維，郜魯濤，楊林楠，等.基于Android智能終端的農產品安全追溯系統(tǒng)架構設計[J].云南大學學報：自然科學版，2011（S2）:273-278.

[15]秦棟.RFID閱讀器設計及在戰(zhàn)備藥箱中的應用研究[D].鎮(zhèn)江:江蘇大學，2008.

[16]王啟棟，姚曉通，王記榮.基于ARM和以太網的遠程電參數測量技術研究 [J].電子科技，2014（4）：44-47.

[17]周陽，周美嬌，殷弋.直流電機調速系統(tǒng)設計及PID參數整定[J].電子科技，2016（5）：153-157.

The design of intelligent medicine cabinet on the internet of things based on ARM and Android

LUO Hai-dong
（Qinghai Normal University，Xining 810008，China）

To solve the insufficient of medicine cabinet in the current market and Considering the increasing trend in elderly patients，The ARM9 S3C2410 microprocessor is the control center in this article and combine with the intelligent mobile phone terminal running the Android operating system to develop a comprehensive intelligent medicine cabinet.It can achieve timing，remind patients to take medicine based on Voice and detect the medicine cabinet's environment.It can judge whether the medicine cabinet is opened and confirm whether the medicine is taken so on.Secondly，The most important is to achieve the intelligent mobile phone terminal guardian and running the Android operating system binding.The guardian through the mobile phone terminal can achieve timing and monitor the elderly medication real-time in order to make a phone call to inform in a timely manner.

S3C2410；Android；ARM；mobile phone terminal；intelligent medicine cabinet

TN99

：A

：1674－6236（2017）05-0146-04

2016-03-15稿件編號：201603174

雒海東（1975—），男，甘肅甘谷人，副教授。研究方向：計算機應用技術。