家用智能药箱的设计与实现

黄钰恒

（江苏 南京 210000）

1 绪论

1.1 智能药箱的现状和存在的问题

目前有以下几种智能药箱：

一类是家用药箱，此种药箱的体型较大，可在家使用，主要有提醒老人吃药的功能，每次吃药都会自动配好药，可以通过手机以便与互联网数据同步。虽然智能药箱现状已经有很先进的发展，各种功能丰富，但是它们有的不别于携带，只适合家用。而且，这种药箱的价格相当高。

另一类是户外药箱，此类药箱较为轻便、易携带。这种药盒可以自动告诉时间提醒老人按时吃药。该包装轻便方便，便于老年人携带携带。便携式药箱虽然易于携带，但功能太单一，只有报时功能，药的取拿十分不便，并且很少能确保药品是否能继续服用。多数药箱的功能只是方便取药，功能单一。而老人吃药的时间也不长，如果仅仅把其当作药箱也是一种负担。

1.2 设计方案

（1）设计的药箱以圆形为主要形状，方便携带，也可放在家中。

（2）由控制芯和药盒的两部分组成。核心是药箱中的一个控制面板，药盒是核心周围装药的盒子。

（3）药盒可以随时拆卸更换，有几种不同型号的盒数，控制药量，节省空间。用塑料制成，轻便。

（4）主控核心可以与手机APP 联网。这样家人可以通过APP 知道老人去了哪儿与其吃药的状况。也可调控吃药时间。它也使老年人更加自主。触摸屏可以使老人随时查看吃药时间，天气状况等一系列必要事情。

（5）控制核心能根据设定的时间，提醒使用人要按时吃药，并说明吃药的次数。同时会有振动，以防耳背的老人听不见。同时，核心上的按钮灯亮起，老人只要按按钮，药盒则自动弹开，老人可取药。当取药结束时，将药盒按回去，并提示语结束。这样可以防止老人忘记吃药的时间，又能有效避免老人因行动不便去开药盒的意外。

2 系统介绍

2.1 单片机控制核心

单片机是由集成电路芯片组成的一个小型而完整的计算机系统。目前单片机在各个领域都有着广泛的应用，其中包含各种元器件，例如中央处理器CPU、只读存储器ROM、随机存储器RAM、多种IO 口、定时器等。

目前，单片机在嵌入式操作系统中得到了广泛的应用。SCM 主要用作所有电器和手持移动电话的核心，可以直接作为专用的Windows 操作系统使用。目前主流的单片机包括CPU、4KB 容器RAM、128KB ROM、2 位16 位定时计数器。4 个8 位并行端口，全双工串行端口，ADC DAC，SPI，I2C，ISP，IAP。单片机功能强大，具有多种优点：它的系统结构简单，完全模块化操作，使用非常方便。同时可靠性强，可以持续工作106～107h。单片机还具有功能强大、处理快、速度快、能耗低、体积小、易于生产便携产品等优点。

在单片机之中，基本结构运算器是由算术逻辑单元、累加器、寄存器等部分组成，通过各器件之间联合工作，完成单片机中的逻辑运算功能。控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器等组成。单片机的应用渗透到各个领域，可以说是极为广泛，在工业仪器，智能家电，机械控制等领域，都广泛使用单片机作为控制核心进行控制。

本药箱中单片机主要用于核心之中，是80C51 型，是核心的主要控制面板。在单片机上可以控制电子显示屏，计时器，温湿度传感器以及语言等模块控制其系统。由于单片机的便携易带，可以很好地降低老人出行时携带的不便。由于其成本低，可以降低购买门槛。它能很好地反映智能药盒的智能便携功能。

2.2 红外温度传感器

在日常生活中，温度传感器被广泛使用。红外温度传感器是一种利用辐射热效应检测温度的非接触式温度传感器。物体的温度越高，辐射产生的红外辐射就越多，红外辐射的能量就越大。通过检测红外辐射能量，我们可以知道物体的温度。本文所用的红外温度传感器为HE-205 型。测量温度在0 ～500℃之间，精度可达1 度，分辨率高达0.10C，可以完全满足智能药箱的日常需求。红外温度传感器对于药箱中药品质量的确保无疑有很大的帮助，是一种高性能经济型传感器。

2.3 湿度传感器

同温度传感器相同，检测环境湿度也是保证药品质量的重要一环节。湿敏元件是一种最简单的温度传感器，本品使用的电阻传感就是借助于湿敏元件完成湿度测量的。其特征在于覆盖在基板上由湿材料制成的薄膜层。当箱内的水蒸气被吸附在湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化。湿度可以通过这个特性来测量。它以氧化铝为主要原料，具有体积小、灵敏度高、速度快等特点。药物的质量可以及时反映出来。

2.4 液晶触摸屏

液晶触摸屏属于平面显示器的一种，用于本药箱的屏幕显示，可以更改并查看时间、查看天气等情况。LCD 具有重量轻、体积小、使用方便灵活等特点。它逐渐取代了键盘作为嵌入式系统最常用的人机交互工具。

2.5 Siri 语音系统

智能语音系统是本药箱的现代智能化体现之一，用户可以通过语音方式同药箱交流，从而可以设置时间等功能。该药箱采用SIRI 语音作为语音控制系统，是苹果公司在其产品上应用的智能语音控制系统。

在技术上，SIRI 语音可以分为前端和后端两个方面。在前面，西丽主要负责人工智能语音识别和语音合成技术。它可以识别用户的语音并将其转换成文本，然后通过语音知识库将结果转换成语音输出。

在后台技术方面，主要完成相关处理请求的内容搜索，用以匹配用户的请求。其主要依据两个数据库进行搜索。

（1）以百度为代表的网页搜索技术。

（2）以百度库为代表的知识库。本品在药箱中内嵌入Siri 语音系统，完成药箱和用户之间的智能语音交流，使药箱在规定时间能够准确、快速地报时，加强药箱的智能性。

3 创新点

（1）核心当中，还有温湿度传感器，如果是药品受潮或受热，均可以感受出来并加以调控，语言提示药已经坏，并通过APP 提醒家人来更换。

（2）另外，上面还有报警功能，如果老人突发不适，可以按下报警系统，发出求救信号，并通过APP 告知家人。

（3）核心表面是液晶显示屏，可通过显示屏老人自己调整时间，并知道下一个时间点。背面则装有微型收音机，可以随时听音乐，使药箱不仅仅是药箱，也附带有娱乐功能。

（4）核心连接着APP，家人可用过其知道老人的状况，随时知道老人行踪。

（5）还可供记忆力不好，并患有多种疾病的年轻人使用。

4 结语

总之，本智能药箱运用单片机，温湿度传感器，siri 语音系统，能使老人能够方便的吃药，减少了诸多不便。本药箱的APP，也能使家人们能有效的知道老人的行踪以及老人的安全状况。年轻人可以减轻负担，自由地做自己的事情。未来对于老年人的救治、医疗将更加专业化与智能化。由于其多功能，使其利于大批量生产，能更好满足市场需求，在市场竞争力上得到提高。智能药箱，不仅适用于老人，还将适用于更多的特殊人群。