郭彩萍，徐金榮，翟麗紅

(太原工業(yè)學(xué)院電子工程系，山西 太原 030008)

我國2019年發(fā)布的《中華人民共和國2018年國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》中顯示，我國60周歲及以上人口占總?cè)丝诘?7.9%，比2010年上漲了4.64%，中國已經(jīng)迎來人口老齡化[1]。隨著城市的發(fā)展以及工作的需要，當(dāng)代年輕人的生活節(jié)奏愈來愈快，許多子女因為個人的學(xué)習(xí)、工作需要，無法時常陪伴在年邁的父母身邊。但是隨著年紀(jì)的不斷增大，父母的身體會出現(xiàn)許多慢性疾病，需要長期服藥。隨著老人年齡的增大，其身體的各項機(jī)能均有所下降，記憶力和反應(yīng)力也會漸漸衰退，忘記吃藥、不能按時吃藥或者重復(fù)吃藥等事情常有發(fā)生，而子女無法時刻叮囑、監(jiān)督老人按時吃藥，如何讓老人可以正確吃藥就成為家屬以及老人所面對的一個十分現(xiàn)實的問題。為了解決此狀況,設(shè)計了一種基于單片機(jī)和光電傳感器的多功能智能藥盒監(jiān)測系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)方案設(shè)計

智能藥盒監(jiān)測系統(tǒng)主要由單片機(jī)核心控制模塊、光電傳感模塊、時鐘模塊、液晶顯示模塊、聲光報警模塊和按鍵輸入模塊等組成，系統(tǒng)設(shè)計總框圖如圖1所示。

由時鐘電路進(jìn)行計時，當(dāng)時間到達(dá)設(shè)定好的時間時，單片機(jī)驅(qū)動聲光報警電路進(jìn)行聲光報警，提醒使用者按時吃藥。若光電傳感器在5 min內(nèi)檢測到使用者從藥盒中取出藥片，則光電傳感器將信息發(fā)回至單片機(jī)，則報警停止；如果光電紅外傳感器在5 min內(nèi)未檢測到使用者從藥盒中取藥，則單片機(jī)控制GSM模塊給老人監(jiān)護(hù)人發(fā)送短消息，實現(xiàn)遠(yuǎn)程提醒；若指定時間到，且在5 min內(nèi)光電傳感器檢測到有人從藥盒中取走藥，則聲光報警電路自動停止，且不發(fā)送短信。DHT11溫濕度傳感器監(jiān)測藥盒的溫濕度，如果溫濕度超出預(yù)設(shè)的閾值，智能藥盒將進(jìn)行報警提醒用戶，用戶自行改變藥環(huán)境。LCD1602液晶顯示時間和溫濕度參數(shù)等。

圖1 智能藥盒監(jiān)測系統(tǒng)總體方案框圖

2 主要器件選擇

2.1 STC12C5A60S2單片機(jī)

STC12C5A60S2單片機(jī)是單時鐘周期的新一代8051單片機(jī)。和普通的8051單片機(jī)相比，它的反應(yīng)速度更加敏捷、功耗相對來說比較低、可以不受外界環(huán)境的影響，并且完全可以直接使用普通的8051單片機(jī)的指令，但是它的反應(yīng)要比普通的51系列單片機(jī)快8～12倍。STC12C5A60S單片機(jī)的內(nèi)部集成有專用的復(fù)位電路，所以當(dāng)我們使用時就不需要再去另外設(shè)計其他的復(fù)位電路，擁有2路脈沖寬度調(diào)制和8路每秒250千字節(jié)的高速10位A/D轉(zhuǎn)換，可以用于對電機(jī)的操控，可以在一些周圍環(huán)境比較復(fù)雜，外界干擾比較大的場合下使用[2-5]。

2.2 光電傳感器模塊

E18-D80NK光電傳感器是一種擴(kuò)散反射型光電開關(guān)，將經(jīng)過調(diào)制后的發(fā)射光發(fā)出，接收頭輸出解調(diào)后反射光。這個傳感器十分有效的規(guī)避了波長在380～780 nm之間的光對檢測數(shù)據(jù)的擾亂。因為該傳感器在制作時加入了透鏡，所以E18-D80NK光電模塊延長了檢測距該傳感器具有探測距離遠(yuǎn)、受可見光干擾小、易于裝配、價格便宜、使用方便等特點，可以應(yīng)用于避障機(jī)器人、流水生產(chǎn)線計件等眾多場合[4-6]。本設(shè)計采用E18-D80NK光電傳感器模塊檢測藥物是否有人伸手取藥。

3 系統(tǒng)軟件實現(xiàn)

對于智能藥盒而言，有了軟件控制，智能藥盒才有了思想，其功能才能實現(xiàn)。圖2所示為系統(tǒng)總體軟件程序流程圖。

圖2 系統(tǒng)軟件程序流程圖

當(dāng)我們給該設(shè)計通電后，系統(tǒng)首先對各個模塊進(jìn)行初始化，其中主要包括對液晶LCD1602模塊、DS1302模塊等的初始化。當(dāng)系統(tǒng)對各個模塊的準(zhǔn)備工作完成以后，單片機(jī)分別從時鐘芯片和溫濕度傳感器中獲取當(dāng)前時間和周圍環(huán)境的溫濕度顯示在LCD1602上。主程序一直對按鍵進(jìn)行掃描，按鍵對鬧鐘進(jìn)行設(shè)置，而且把設(shè)置的鬧鐘存放在時鐘芯片的靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器中。如果鬧鐘時間到，單片機(jī)控制聲光報警系統(tǒng)提醒使用者服藥，并且打開光電傳感器的中斷口，檢測有沒有拿取藥。如果有人取藥，則關(guān)閉中斷；反之，等待5 min后，單片機(jī)通過驅(qū)動GSM發(fā)送短信給監(jiān)護(hù)人，完成提醒功能。

4 系統(tǒng)測試

系統(tǒng)設(shè)計完成后，我們進(jìn)行了實物的制作和測試。表1是測試結(jié)果。測試結(jié)果表明，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，能很好地完成各種功能，滿足精度要求。

5 結(jié)論

基于光電傳感器的智能藥盒監(jiān)測系統(tǒng)操作較為簡單、功耗較低、對需要長期服藥的使用者起到了很好的監(jiān)護(hù)作用，具有實際意義。