基于微控制器的智能药箱的研制

基于微控制器的智能药箱的研制

唐骥钊许佳松黄余风

目前，在电力系统的一线生产班组中，都配备有小药箱，但是药箱基本只是储藏药品而已，在每次使用后，疏于记录，用完就放回去，没有人会去观察药品记录表单是否有药物过期，这会导致存在药物过期时无药可用，无法得到及时的治疗。在每次购买药物时也没有根据往期使用记录，进行针对性的购买，造成资金的浪费。针对以上几点，本文提出一种能进行实时记录、检查药品使用时间的班组用药箱。本药箱能根据每次使用的药品进行实时记录，并实时检查有没有药品数量接近消耗殆尽，有没有药品即将过期等数据，并能到处使用记录数据供购买和调研提供参考。本智能药箱分为两部分，由手机端安卓软件和智能药箱组成，手机APP通过蓝牙和智能药箱进行连接和数据传输。

关键字：智能药箱；安卓软件；蓝牙；

1、系统方案说明

1.1研究意义：该智能药箱主要用在班组当中，而现今的药箱基本只是储藏药品而已，并没有记录和提醒药品过期及缺失的功能，在日常使用中，可能会遇到药物过期无药可用的情况，甚至在急需紧急处理伤口时缺失必要的药品，存在人身风险。况且，药箱由于在班组一般是不上锁的，每次吃完药，药箱会一直处于开启的状态，对有孩子的家庭来说是个非常大的隐患，有了这个药箱，用户能够很大程度上避免上述情况，使用方便。该智能药箱能与手机连接，进行人员和药品数据的录入，从而达到过期和数量控制的功能，同时智能药箱能够充电，具有电量显示功能，ＵＳＢ更新功能等。

1.2国内外研究现状分析：我们的智能药箱相比市面上的类似产品，主要突出功能在以下几点：

1我们智能药箱具药物过期提醒功能，防止班组中药物过期没有及时更新的情况。

2有药物剩余提示，当药物剩余不足的时候，能够在手机端提示用户，防止用户在生病的时候无药可吃。

3能够有效记录药物的放入，通过手机输入药品数据进行存储。

4能够根据每次的使用数据生成使用记录。

5我们的智能药箱更加节约成本，更加人性化。

2、功能与指标

2.1主要功能描述

我们的班组智能药箱主要分成三个部分，第一是手机APP端，第二是药箱硬件控制电路，第三是药箱的控制程序。这三部分缺一不可，一起完成药箱的功能。

手机APP端主要用在设置、记录和反馈药箱的状态，用户的数据等；药箱硬件控制电路主要控制药箱盖子的关闭，用LED显示要吃的药所在的药盒数和其他信息，同时智能药箱能够充电，具有电量显示功能，ＵＳＢ更新功能等。采用stm32单片机，控制程序主要是等待接收用户的请求，随时等待接收命令。流程可简单简述为以下：

当用户在智能药箱触摸屏上选择使用人员登录并选择药物和需要使用的数量时，药箱会打开放置该药物所在的层并指导使用人药物使用方法，在关闭该层的时候，药箱会记录下本次使用人和使用数据。管理者可以通过手机客户端连接药箱后，在客户端进行药箱信息的设置，如药品信息、说明、数量、过期时间和提醒阈值，使用人员等信息也在手机端进行设置。

2.2指标

该智能药箱主要分为两个部分，使用简单，方便，尤其是对经常疏于药物管理的班组中，安全保障性能比较高。使用安卓APP的方式，也能够吸引更多员工的使用，规范用药流程，节约人工成本，方便药品管理。

三、实现原理

我们的智能药箱主要由四个部分组成

3.１硬件部分：

单片机为STM32L151VB，其为药箱的核心控制器，单片机控制蓝牙模块，舵机开关，和LCD的显示，STM32的供电电压是3.3V，所以我们采用两次降压的方式将电池电压稳定到芯片所需电压，分别用LM2940和AMS1117，舵机的电压用LM1084调到所需电压；传感器用的是红外对管，分别接3个IO，用以检测药物的取放，用了3个LED用来做药箱药的种类的提示，用蜂鸣器用作提示。

硬件部分的PCB原理图如下：

3.2硬件程序部分：

程序是以接手机发出的信息为基础来设计的.通过手机以不同协议发送数据来判断单片机应该执行什么功能.其中程序实现的功能有:(1)通过IO口输出的占空比来控制舵机,以此来控制药箱的开关.(2)程序中写入字库,以此来使OLCD屏能够显示出需要显示的汉字(3)用红外对管做为检测放药的传感器,来判断是否放了药,同时将药物放在药箱哪个位置的信息发送给手机,以此来实现放药定位功能，（4）存储保存手机发送过来的数据文件，并且能够实时更新数据。

硬件部分程序流程图：

3.3软件部分：

手机APP是使用安卓开发工具androidstudio开发的，主要是通用调用手机端的蓝牙功能，连接药箱蓝牙，从而获取药箱的数据，每种药的对应的药次，药性都存在建立的药箱数据库中，用户在界面输入自己的病症，程序将通过关键字通过自己的数据处理计算出所需要药品，每日使用次数，用量等，然后通过蓝牙将数据传送给药箱的蓝牙，药箱的单片机根据这些数据处理做出判断。由手机端与药箱的通信采用自己定义的协议，简便高效，提醒功能采用后台唤醒的方式，即使在关闭应用的时候也是能够提醒药箱中药品过期、缺失和电量不足等信息。

3.4外观部分：

家用智能药箱的外观和普通药箱的外观差别不大，主要的是我们的主控电路放在药箱的最下层，盖子连接一个舵机，通过主控芯片控制开合；放药的一层与外界隔开，并且在外部有控制的按键，屏幕内置，整体的外观比较方便简洁，实用性比较高。

外观３Ｄ图如下：

4、系统测试方案

4.1、测试方法：

该智能药箱主要需要测试的功能是安卓手机客户端和药箱的数据传输，在这种测试中，我主要需要将各种药物的使用次数，片数，对比智能药箱和手机端的数据是否相符，在药品即将过期和缺少的情况下，能否提醒。所以我们选取三种常见的药物进行测试。

4.2、测试过程：

A、通过蓝牙和手机客户端连接智能药箱后，在客户端进行智能药箱信息的配置，输入药品信息和人员等信息，并在智能药箱上进行数据校验，核对信息是否一致。

B、模拟运行一次完整的用药流程，测试程序是否存在缺陷及不正常卡顿。

C、模拟药品即将过期和即将用空，测试智能药箱是否会告警提醒。

D、测试能否正确进行使用数据记录，并能生成使用记录表单。

3、测试结果：

通过我们的多次测试，数据传输非常准确，各种功能都能够准确实现，在手机端能够做到提醒，智能药箱能够很方便提示各种药物和系统的功能实现。

五、结语

本班组智能药箱由手机客户端和智能药箱两部分组成。智能药箱部分采用STM32L151VB做为控制芯片，配合传感器和舵机，完成用药和数据记录的功能。手机客户端完成负责完成药箱设置、药品信息配置和人员设置等功能。本药箱设计灵活，使用方便，在生产班组中运用此药箱，能大大提高药品的使用规范，保障班组人员用药的安全性，使药品管理工作更加高效，精益化，智能化，具备推广价值。

主要的参考文献：

《电路(第5版)》作者:邱关源出版社:高等教育出版社

《Altium?Designer实用宝典:原理图与PCB设计》电子工业出版社

《Protel?99SE自学手册——实例应用篇(1CD)》刘朋人民邮电出版社