一種智能型老人專用服藥提示器及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種智能型老人專用服藥提示器及控制方法，提示器包括殼體、轉(zhuǎn)動軸和設(shè)置在殼體上的取藥提示電路；所述轉(zhuǎn)動軸上設(shè)有三層轉(zhuǎn)盤，每層轉(zhuǎn)盤上設(shè)有三個藥盒取出識別塊并在最上一層即第三層轉(zhuǎn)盤上加有一個0°識別條，每層藥盒取出識別塊上放一個藥盒；所述服藥提示器包括主控芯片、取藥識別電路、步進電機電路、時鐘電路、顯示屏、錄放音電路、按鍵電路，取藥識別電路、步進電機驅(qū)動器、時鐘電路、液晶顯示屏、錄放音電路以及按鍵電路均與主控芯片連接。通過本發(fā)明的提示器及控制方法能按服藥時間自動將藥盒送入取藥窗口、自動判別放回藥盒內(nèi)的藥有無并能定時語音提醒病人服藥。
【專利說明】一種智能型老人專用服藥提示器及控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及服藥提示器的研究領(lǐng)域，特別涉及一種智能型老人專用服藥提示器及控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著中國步入老齡化的速度加快，加上現(xiàn)在的生活壓力大，獨生子女多，使空巢老人和半空巢老人(兒女周末回)的家庭數(shù)量也在增加，一些老年人由于年老健忘，經(jīng)常在生病的時候忘記吃藥，有的找不到藥放在哪，有的找到了藥，但什么時候吃、每次服藥的量是多少、一天需服藥幾次根本記不住，有時將找到的一天的藥一次全吃掉，致使療效降低甚至使病人的病情加重。而現(xiàn)有技術(shù)中，并無專門針對老人服藥提示的取藥裝置，所以，一種用于提示老人服藥的裝置是本領(lǐng)域技術(shù)人員研究的方向。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種智能型老人專用服藥提示器。
[0004]本發(fā)明的另一目的在于，提供一種智能型老人專用服藥提示器的控制方法。
[0005]為了達到上述目的，本法采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種智能型老人專用服藥提示器，包括殼體、轉(zhuǎn)動軸和設(shè)置在殼體上的取藥提示電路；所述轉(zhuǎn)動軸上設(shè)有三層轉(zhuǎn)盤，每層轉(zhuǎn)盤上設(shè)有三個藥盒取出識別塊并在第三層轉(zhuǎn)盤上加有一個0°識別條，每個藥盒取出識別塊上放一個藥盒；所述提示器包括主控芯片、自動識別病人是否正確的從取藥窗口中取走藥盒并將空藥盒正確放回的取藥識別電路、用于驅(qū)動帶有藥盒的多層轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的步進電機電路、用于在系統(tǒng)掉電后正常計時的時鐘電路、用于顯示當(dāng)前時間和操作內(nèi)容的顯示屏、用于語音提示取藥和服藥步驟的錄放音電路、用于對服藥時間及錄放音等進行設(shè)置和操作的按鍵電路，取藥識別電路、步進電機驅(qū)動器、時鐘電路、液晶顯示屏、錄放音電路以及按鍵電路均與主控芯片連接；所述取藥識別電路包括多個光敏電阻，每一個光敏電阻對應(yīng)兩個并聯(lián)發(fā)光二極管，所述光敏電阻和并聯(lián)的發(fā)光二極管分別與主控芯片連接。
[0007]優(yōu)選的，取藥識別電路由光敏電阻Ru、Rl2> Rl3和發(fā)光二極管LEDp LED2, LED3>LED/、LED2’、LED/組成，光敏電阻Ru、發(fā)光二極管LED3組成第三層轉(zhuǎn)盤的光識別與檢測電路，用于第三層轉(zhuǎn)盤上的0°位置識別與定位、有無藥盒的識別以及藥盒有無藥的識別，發(fā)光二極管LED/用于指示第三層取藥窗口有可取藥盒；光敏電阻L、發(fā)光二極管LED2組成第二層轉(zhuǎn)盤的光識別與檢測電路，實現(xiàn)第二層轉(zhuǎn)盤的有無藥盒的識別、藥盒有無藥的識別，發(fā)光二極管LED2’用于指示第二層取藥窗口有可取藥盒；由光敏電阻Ru、發(fā)光二極管LED1組成第一層轉(zhuǎn)盤的光識別與檢測電路，實現(xiàn)第一層轉(zhuǎn)盤有無藥盒的識別、藥盒有無藥的識另IJ，發(fā)光二極管LED/用于指示第一層取藥窗口有可取藥盒；
[0008]光敏電阻選用MT4517型，亮電阻10?20ΚΩ，暗電阻1ΜΩ，LED1、LED2、LED3選擇白色發(fā)光二極管，LED/、LED2’、LED/分別選擇紅、綠、黃色發(fā)光二極管，以便于老人分辨清應(yīng)從哪一層取藥窗口中取藥盒；
[0009]光敏電阻Ru安裝在第三層取藥窗口的頂端，光敏電阻Ru、Rli分別安裝在第二層取藥窗口、第一層取藥窗口的左側(cè)；將光敏電阻& = Rli = Rl2 = Rl3同標(biāo)準電阻R = R6 =R7 = R8 = 240ΚΩ對電源電壓Vcc = 5V進行分壓，分壓值的范圍為:Vo = VccXR/ (RL+R)；將Rl = IMΩ和Rl = 1KΩ代入上式后得:光敏電阻兩端的暗電壓Vo = 0.96V，同理，光敏電阻兩端的亮電壓Vo = 4.8V，再將Vo輸入到單片機的三個A/D輸入端，分別監(jiān)測三層轉(zhuǎn)盤的對應(yīng)取藥窗口和藥盒的進光量，通過對進光量大小比較和持續(xù)時間的計算，確定出步進電機0°位置，并實現(xiàn)有無藥盒，藥盒內(nèi)有無藥物的識別功能；
[0010]三個取藥窗口上的六個發(fā)光二極管中LED1和LED/并聯(lián)、LED2和LED2’并聯(lián)、LED3和LED/并聯(lián)，由單片機的三個輸出端分別連接三個470 Ω的限流電阻R1Q、Rn、R12進行直接驅(qū)動和控制；發(fā)光二極管LED3和LED/安裝在第三層取藥窗口的頂端，LED2和LED2’并聯(lián)、LED1和LED/并聯(lián)分別安裝在第二層取藥窗口、第一層取藥窗口的右側(cè)；LED1、LED2、LED3分別為對應(yīng)三個光敏電阻Ru、Rl2、Rl3提供光源；LED/、LED2’、LED3’分別裝在三個取藥窗口上，LED/為紅色、LED2’為綠色、LED/為黃色，用于指示取藥窗口，燈閃亮的取藥窗口表示在這里可以取藥，三個取藥窗口用不同顏色的發(fā)光二極管可便于老人分辨取藥窗口。
[0011]優(yōu)選的，步進電機驅(qū)動三層轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動，在單片機的控制下將每次需要服藥的藥盒轉(zhuǎn)動到對應(yīng)取藥窗口 ；當(dāng)步進驅(qū)動器接收到單片機發(fā)過來的脈沖信號，驅(qū)動器就能驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向正向或反向轉(zhuǎn)動相應(yīng)的角度，通過單片機控制輸出的脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到對每個藥盒轉(zhuǎn)動角度準確定位的目的；
[0012]三層轉(zhuǎn)盤固定在同一根步機電機驅(qū)動的轉(zhuǎn)動軸上，每層轉(zhuǎn)盤上有用四個隔板隔成的四個藥格，每個藥格上可放一個藥盒，以第三層上的O。位置為基準，第三層藥盒、第二層藥盒、第一層藥盒相對于0°位置分別為90°、60°、30° ;所以，當(dāng)定時的服藥時間到了，單片機控制步進電機從0°位置開始轉(zhuǎn)動，每轉(zhuǎn)動30°角度，只能有一個藥盒可以從對應(yīng)的取藥窗口取出，依次類推，能實現(xiàn)三天內(nèi)的服藥時間的語音提示和每次需要服用的藥物的出藥量控制，確保老人按時定量服藥。
[0013]優(yōu)選的，所述步進電機電路采用主控芯片控制，所述步進電機是由驅(qū)動器ULN2003驅(qū)動的28BYJ48型步進電機；
[0014]所述時鐘電路包括芯片DS1302和扣式電池；
[0015]所述顯示屏采用12864液晶屏；
[0016]所述錄放音電路采用ISD1700語音芯片；
[0017]所述主控芯片采用STC15F2K60S2單片機。
[0018]為了達到上述第二目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0019]一種智能型老人專用服藥提示器的控制方法，包括下述步驟:
[0020]S1、開始運行服藥提示器；
[0021]S2、執(zhí)行自檢步驟，自檢步驟中檢測LED是否亮，檢測光敏電阻進光量是否正常，顯示器顯示是否正常，時鐘顯示是否正常；
[0022]S3、執(zhí)行0°位置識別步驟，檢測與識別轉(zhuǎn)盤的0°位置，即轉(zhuǎn)動360°后，檢測是否停在0°位置，同時檢測步進電機工作是否正常，錄放音電路工作是否正常；
[0023]S4、按照預(yù)先設(shè)定的服藥時間和服藥次數(shù)，通過主控芯片控制步進電機，在步進電機的驅(qū)動下，帶動上面帶有多層轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動，將每次需要服藥的藥盒轉(zhuǎn)動到取藥窗口，當(dāng)老人進行取藥時，通過顯示屏顯示當(dāng)前需要操作的內(nèi)容，并且通過錄放音電路進行語音播報；
[0024]S5、當(dāng)顯示屏上的顯示的藥盒數(shù)量為O時,表示提示器內(nèi)所裝的所有藥盒的藥已服用完畢，顯示界面顯示停止運行，循環(huán)語音放出播放，提醒及時分裝藥盒；待分裝完各藥盒的藥后，將裝有每次需要服用的藥放在藥盒內(nèi)，并放到對應(yīng)的藥格中，再按下操作鍵，又進行下次的開始運行界面。
[0025]優(yōu)選的，步驟S2中，執(zhí)行自檢的步驟具體為:
[0026]延時1-1OOms后檢測三個光敏電阻Ru、Rl2> Rl3測量出的自然光的數(shù)據(jù)Vo2,Vt53，并分別存到三個寄存器中，然后單片機控制三個LEDpLEDyLED3亮1-5秒，在亮的同時，延時50ms后檢測三個光敏電阻Ru、Rl2、Rl3與R分壓測量出有LED光的數(shù)據(jù)VtjlWtj2WJ，并分別存到三個寄存器中；分別將與m’比較，如差別較大，則三個光檢測通道工作正常，自檢模塊通過，程序進入0°位置識別模塊；如有某一組數(shù)據(jù)比較沒有差別或差別不大，說明此通道有故障或此光通道的光敏電阻RL損壞或發(fā)光二極管損壞，則進入自檢故障顯示界面。
[0027]優(yōu)選的，步驟S3中，0°位置識別步驟，用于識別第三層轉(zhuǎn)盤上由反光材料制作的0°識別條的位置及三層轉(zhuǎn)盤上的每個藥格中的位置上是否放上了藥盒；單片機控制三個取藥窗口上的LED連續(xù)發(fā)光，并由步進電機按6° /200ms步進速度帶動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，將三個光敏電阻Ru、&2、Ru與R分壓測量出前一次的LED亮?xí)r進光量的數(shù)據(jù)m分別存到三個寄存器中，將三個光敏電阻Ru、Rl2> Rl3與R分壓測量出的后一次的LED光的進光量的數(shù)據(jù)V。/、V。/、V。/分別存到另外三個寄存器中；將￥。3與入3’比較，如差別較大，則記下步進機的當(dāng)前位置；如果下一個步進后比較差值較大，則說明測出的是窄脈沖，即反光材料較窄的0°識別條，則記下步進電機的當(dāng)前位置，即為0°位置；同時，將此時對應(yīng)的0°識別條進光量數(shù)據(jù)存入寄存器i2，作為每個藥格上是否有放藥盒的判別條件；同理，分別將V02^V03與VtjlWt52WJ比較，如差別較大，則說明測出了，如果下一個或幾個步進后比較差值較大，則測出了藥盒取出識別塊的反光材料，即此處沒有放藥盒，彈出藥盒沒裝滿顯示界面；當(dāng)且只保持一個步進時間200ms，則為0°識別條位置，開始運行前，將步進電機位置調(diào)整到此位即為0°位置；
[0028]當(dāng)V。/ ?Vo3且保持多個步進時間200ms，則第三層轉(zhuǎn)盤的某些藥格上沒有放藥盒;
[0029]當(dāng)V。/ ?Vo2且保持多個步進時間200ms，則第二層轉(zhuǎn)盤的某些藥格上沒有放藥盒;
[0030]當(dāng)Vtjl’>>、且保持多個步進時間200ms，則第一層轉(zhuǎn)盤的某些藥格上沒有放藥盒。
[0031]優(yōu)選的，步驟S4中，取藥識別步驟為:
[0032]S4.1進光量數(shù)據(jù)采集
[0033]S4.2取藥識別
[0034]將后面每次采樣LED1亮?xí)r的Ru上的進光量數(shù)據(jù)Vm’分別與空藥盒進光量數(shù)據(jù)Viltl和有藥藥盒進光量數(shù)據(jù)Vm比較。
[0035]優(yōu)選的，步驟S4.1中，數(shù)據(jù)采集的具體步驟為:
[0036]S4.1.1空藥盒進光量數(shù)據(jù)采集
[0037]以第一層轉(zhuǎn)盤中的藥盒為例，當(dāng)?shù)谝淮畏帟r間到時，單片機先驅(qū)動步進電機將第一層轉(zhuǎn)盤放有空藥盒轉(zhuǎn)到取藥窗口中間處停下，由單片機再驅(qū)動LED1和LED/周期亮I秒滅I秒；在執(zhí)行的前三個周期，通過Ru采集到第一層轉(zhuǎn)盤藥盒內(nèi)在LED燈亮?xí)r的無藥狀態(tài)下進光量數(shù)據(jù)三個；由于空藥盒材料為無反光黑色塑料，因此，通過光敏電阻Ru采集到的進光量數(shù)據(jù)值較??；對這三個數(shù)據(jù)取平均值，得到了空藥盒進光量數(shù)據(jù)Viltl,并存到寄存器中，Viltl作為本次服藥時判定藥盒內(nèi)無藥的數(shù)據(jù)標(biāo)準；
[0038]S4.1.2有藥藥盒進光量數(shù)據(jù)采集
[0039]單片機控制步進電機將出藥盒再轉(zhuǎn)到取藥窗口中間處停下，同時，單片機驅(qū)動LED1和LED/周期亮I秒滅I秒不斷閃動，LED/的不斷閃動用于提示老人到此取藥窗口取藥，在LED1亮?xí)r用為光敏電阻測量進光量的光源；將LED1亮的前三個周期中進行的三次采集的進光量取平均，由于藥盒內(nèi)有藥狀態(tài)下藥盒內(nèi)的藥片自身的反光性，因此，通過光敏電阻1^采集到的藥盒內(nèi)有藥時的進光量數(shù)據(jù)值比無藥時的大，所以將這三次采集的平均值數(shù)據(jù)為有藥藥盒進光量數(shù)據(jù)Vill，存到寄存器中，Vill作為判定藥盒內(nèi)有藥的數(shù)據(jù)標(biāo)準；
[0040]優(yōu)選的，步驟S4.2中，取藥識別的具體步驟為:
[0041 ] S4.2.1、當(dāng)=Vill，> Vilo, Vill，?Vill
[0042]表明藥盒中還有藥沒取出，則繼續(xù)循環(huán)播放對應(yīng)音頻段“XXX服藥時間到了，請過來取藥”;
[0043]S4.2.2、當(dāng):Vm，> Vilo, Vm，>> Vill
[0044]表明有藥藥盒已被取出，藥格上的藥盒取出識別塊露出，進光量增加，則循環(huán)放出“請服藥，服完藥后請將空藥盒放回到帶閃光指示的取藥窗口內(nèi)”；
[0045]S4.2.3、當(dāng):Vm，> Vilo, Vm，?Vill
[0046]表明盒11已被準確放入，但藥盒內(nèi)的藥還存在，即，老人取出了藥盒，記憶力不好，沒有服藥或者沒有服完藥就將藥盒放回原位，則循環(huán)放出“請重新取出藥盒，并服用藥盒中的藥，服用完后將空藥盒放回到帶閃光指示的取藥窗口內(nèi)”；
[0047]S4.2.4、當(dāng)=Vill’ ?Vilo, Vill’ < Vill
[0048]表明藥盒已被準確放入，并且藥盒內(nèi)的藥已空，即老人服完藥后已將空藥盒放回唯一能放入的帶有LED燈閃亮指示的以藥窗口內(nèi)，則語音提示一次“按時定量服藥，有益健康，謝謝使用”，黃燈停止閃亮，同時顯示器上的“當(dāng)前還有藥盒數(shù)”在原有的數(shù)上減I ;
[0049]其它各藥盒的取藥識別與藥盒相同，需要說明的是，第三層轉(zhuǎn)盤上的空藥盒進光量數(shù)據(jù)Vi3tl采集時，因為第三層轉(zhuǎn)盤沒有空藥盒，但由于藥盒的材質(zhì)與第三層轉(zhuǎn)盤相同，所以，步進電機轉(zhuǎn)到?jīng)]有藥盒的角度時測到的進光量即為第三層轉(zhuǎn)盤上的空藥盒進光量數(shù)據(jù)
Vi30。
[0050]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果:
[0051]1、本發(fā)明基于光敏電阻對不同狀態(tài)下藥盒對光線反射而產(chǎn)生的進光量的檢測與判別，實現(xiàn)取藥語音提示取藥和服藥步驟、取藥過程識別與控制。
[0052]2、本發(fā)明中的進光量采集與判別的方法，采用的是動態(tài)采集，即時判別與控制的方法，當(dāng)服藥時間到時，先對當(dāng)前時間轉(zhuǎn)到取藥窗口的空藥盒進光量采集，再對轉(zhuǎn)到取藥窗口的有藥藥盒的進光量采集，通過數(shù)據(jù)比較形成控制信號，減小了外界光線或LED光源的不穩(wěn)定等因素對系統(tǒng)的干擾，提高了控制過程的可靠性。
[0053]3、本發(fā)明集定時語音提示與自動定量取藥與一體，設(shè)計出按服藥時間自動將藥盒送入取藥窗口、自動判別放回藥盒內(nèi)的藥有無并能定時提醒老人服藥語音提示的智能型老人專用服藥提示器，實現(xiàn)對老年人、特別患有老年癡呆癥的老年人語音提示服藥時和取藥方法，自動識別老人是否已將提示器中取藥窗口內(nèi)的藥盒取出、是否將藥盒內(nèi)的藥取出并將空藥盒放入原位等功能，確保老人按時服藥，不漏服藥，不多服藥。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0054]圖1是本發(fā)明提示器的電路原理框圖；
[0055]圖2是本發(fā)明提示器的電路原理圖；
[0056]圖3是步進電機與轉(zhuǎn)動軸連接示意圖；
[0057]圖4是第三層轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)示意圖；
[0058]圖5是第二層轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)示意圖；
[0059]圖6是第一層轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)示意圖；
[0060]圖7是主界面顯示示意圖；
[0061]圖8是自檢模塊時序和O°位置識別模塊時序；
[0062]圖9為本發(fā)明控制方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0063]下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0064]實施例
[0065]如圖1-圖6所示，本實施例一種智能型老人專用服藥提示器，包括殼體4、轉(zhuǎn)動軸5和設(shè)置在殼體上的取藥提示電路；所述轉(zhuǎn)動軸上設(shè)有三層轉(zhuǎn)盤(第一層轉(zhuǎn)盤1、第二層轉(zhuǎn)盤2、以及第三層轉(zhuǎn)盤3，第三層轉(zhuǎn)盤位于最上層，三層轉(zhuǎn)盤從下而上設(shè)置)，每層轉(zhuǎn)盤上設(shè)有三個藥盒，其中第三層轉(zhuǎn)盤上還有一個由反光材料制成的0°識別條34 ;所述取藥識別電路包括多個光敏電阻，每一個光敏電阻對應(yīng)兩個并聯(lián)發(fā)光二極管，所述光敏電阻和并聯(lián)的發(fā)光二極管分別與主控芯片連接。第一層轉(zhuǎn)盤I上設(shè)有藥盒11、12、13、第二層轉(zhuǎn)盤2上設(shè)有藥盒21、22、23 ;第三層轉(zhuǎn)盤3上設(shè)有藥盒31、32、33。
[0066]如圖1、圖2所示，本實施例的取藥提示電路，包括主控芯片、取藥識別電路和步進電機電路，所述取藥識別電路用于識別步進電機0°位置(0°位置如圖4所示)，同時識別服藥老人是否將從對應(yīng)的取藥窗口內(nèi)的藥盒的藥取走，并閃亮對應(yīng)取藥窗口上的LED指示燈；步進電機電路用于驅(qū)動上面帶有三層轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動，在單片機的控制下將每次需要服藥的藥盒轉(zhuǎn)動到取藥窗口，步進電機帶動轉(zhuǎn)軸上的三層轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動一次的角度能保證每次轉(zhuǎn)動只能有一個藥盒能從有閃亮指示燈的取藥窗口處取出(步進電機與轉(zhuǎn)動軸連接示意圖如圖3所示)；每層的取藥窗口設(shè)計成帶有凸口的形狀，與設(shè)計的藥盒柄對應(yīng)，保證了每次步進電機轉(zhuǎn)動一個角度后，只有一個取藥窗口能取出藥盒；另外還包括用于在系統(tǒng)掉電后正常計時的時鐘電路、用于顯示當(dāng)前時間和操作內(nèi)容的顯示屏、用于語音提示取藥和服藥步驟的錄放音電路、用于對服藥時間及錄放音等進行設(shè)置和操作的按鍵電路，取藥識別電路、步進電機驅(qū)動器、時鐘電路、液晶顯示屏、錄放音電路以及按鍵電路均與主控芯片連接。
[0067]本實施例中取藥識別電路包括3個光敏電阻，每一個光敏電阻對應(yīng)兩個并聯(lián)的發(fā)光二極管，所述光敏電阻和兩個并聯(lián)后的發(fā)光二極管分別與主控芯片連接。通過三個光敏電阻對不同情況下進光量的測量，識別步進電機0°位置、識別服藥老人是否從取藥窗中取走藥盒、識別服藥老人是否將服用完的藥盒正確放回；通過主控芯片控制發(fā)光二極管的亮滅，檢測發(fā)光二極管是否被遮擋，從而確定光敏電阻和發(fā)光二極管是否有故障，實現(xiàn)取藥電路的自檢功能。取藥識別電路由光敏電阻Ru、Rl2、Rl3和發(fā)光二極管LED1、LED2、LED3、LED1 ’、LED2\ LED3?組成，如圖2中Jl (光敏電阻接口)和J2(發(fā)光二極管接口)接口電路所示。其中，由光敏電阻Ru、發(fā)光二極管LED3組成第三層轉(zhuǎn)盤3的光識別與檢測電路，實現(xiàn)第三層轉(zhuǎn)盤3上的0°位置識別與定位，有無藥盒的識別，藥盒有無藥的識別等功能，發(fā)光二極管LED/用于指示第三層取藥窗口有可取的藥盒；由光敏電阻&、發(fā)光二極管LED2組成第二層轉(zhuǎn)盤2的光識別與檢測電路，實現(xiàn)第二層轉(zhuǎn)盤2有無藥盒的識別，藥盒有無藥的識別等功能，發(fā)光二極管LED2’用于指示第二層取藥窗口有可取的藥盒；由光敏電阻Ru、發(fā)光二極管LED1組成第一層轉(zhuǎn)盤I的光識別與檢測電路，實現(xiàn)第一層轉(zhuǎn)盤I的有無藥盒的識別，藥盒有無藥的識別等功能，發(fā)光二極管LED/用于指示第一層取藥窗口有可取的藥盒。光敏電阻選用MT4517型，亮電阻10?20ΚΩ，暗電阻IMΩ，LEDpLEDyLED3選擇白色發(fā)光二極管，LED/、LED2’、LED3’分別選擇紅、綠、黃色發(fā)光二極管，以便于老人分辨清應(yīng)從哪一層取藥窗口中取藥。
[0068]光敏電阻Ru安裝在第三層取藥窗口的頂端，光敏電阻Ru、Rli分別安裝在第二層取藥窗口、第一層取藥窗口的左側(cè)。將光敏電阻& = Rli = Rl2 = Rl3同標(biāo)準電阻R = R6 =R7 = R8 = 240ΚΩ對電源電壓Vcc = 5V進行分壓，分壓值的范圍為:Vo = VccXR/(RL+R)；將Rl= IMΩ和Rl= 1K Ω代入上式后得:光敏電阻兩端的暗電壓Vo (暗)=0.96V，同理，光敏電阻兩端的亮電壓Vo (亮)=4.8V，再將Vo輸入到單片機的三個A/D輸入端，分別監(jiān)測三層轉(zhuǎn)盤的對應(yīng)取藥窗口和藥盒的進光量，通過對進光量大小比較和持續(xù)時間的計算，確定出步進電機0°位置，并實現(xiàn)有無藥盒，藥盒內(nèi)有無藥物等識別功能。
[0069]三個取藥窗口上的六個發(fā)光二極管中LED1和LED/并聯(lián)、LED2和LED2’并聯(lián)、LED3和LED/并聯(lián)，由單片機的三個輸出端分別連接三個470 Ω的限流電阻R1Q、Rn、R12進行直接驅(qū)動和控制。發(fā)光二極管LED3和LED/安裝在第三層取藥窗口的頂端，LED2和LED2’并聯(lián)、LED1和LED/并聯(lián)分別安裝在第二層取藥窗口、第一層取藥窗口的右側(cè)。LEDpLEDyLED3分別為對應(yīng)三個光敏電阻Ru、Rl2、Rl3提供光源，LED/ (紅色)、LED2’(綠色)、LED3’(黃色)分別安裝在三個取藥窗口上，用于指示取藥窗口。燈閃亮的取藥窗口表示在這里可以取藥，三個取藥窗口用不同顏色的發(fā)光二極管的目的是變于老人分辨取藥窗口。
[0070]本實施例中，所述步進電機電路包括步進電機驅(qū)動器ULN2003和步進電機28BYJ48。步進電機28BYJ48用于驅(qū)動三層轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，在單片機的控制下將每次需要服藥的藥盒轉(zhuǎn)動到取藥窗口。當(dāng)步進驅(qū)動器ULN2003接收到單片機發(fā)過來的脈沖信號，驅(qū)動器就能驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向正向或反向轉(zhuǎn)動相應(yīng)的角度，通過單片機控制輸出的脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到對每個藥盒轉(zhuǎn)動角度準確定位的目的。步進電機驅(qū)動帶三層轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動(圖3為步進電機與轉(zhuǎn)動軸連接示意圖)，在單片機的控制下將每次需要服藥的藥盒轉(zhuǎn)動到對應(yīng)取藥窗口。從電路原理圖2中J3處(28BYJ48步進電機接口)可看出，當(dāng)步進驅(qū)動器ULN2003接收到單片機發(fā)過來的脈沖信號，驅(qū)動器就能驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向正向或反向轉(zhuǎn)動相應(yīng)的角度，通過單片機控制輸出的脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到對每個藥盒轉(zhuǎn)動角度準確定位的目的。該步進電機是工作電壓為直流5V，4相5線的步進電機，而且是減速步進電機，減速比為1:64，步進角為5.625/64度。如果需要轉(zhuǎn)動I圈，那么需要360/5.625X64 = 4096個脈沖信號。
[0071]三層轉(zhuǎn)盤固定在同一根由28BYJ48步機電機驅(qū)動的轉(zhuǎn)動軸上，每層轉(zhuǎn)盤上有用兩個隔板隔成的四個藥格，每個藥格上可放一個藥盒，3層轉(zhuǎn)盤的結(jié)構(gòu)示意圖分別如圖4、5、6所示。從示意圖中可看出，藥盒31、21、11相對于0°標(biāo)識條34位置分別為90° 60° 30°。所以，當(dāng)定時的服藥時間到了，單片機控制步進電機從0°位置開始轉(zhuǎn)動，每轉(zhuǎn)動30°角度，只能有一個藥盒可以從對應(yīng)的取藥窗口取出，依次類推，能實現(xiàn)三天內(nèi)的服藥時間的提示和每次需要服用的藥物的出藥量控制，確保老人按時服藥，不漏服藥，不多服藥。
[0072]本實施例中，藥盒柄的作用有兩個，一個是便于老人從取藥窗口中取出藥盒，另一個作用就是防止老人從沒有亮指示燈的取藥窗口中取藥盒，因為只有轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)到有藥盒柄與取藥窗口上的防誤取藥盒缺口對齊，才能用手捏著藥盒柄將藥盒取出，保證了每次出藥盒的唯一性。
[0073]本實施例中，所述時鐘電路包括時鐘芯片DS1302、32.768kHz晶振和扣式3.6V電池。時鐘電路主要是用于實現(xiàn)系統(tǒng)掉電依然能保存當(dāng)前時鐘數(shù)據(jù)。其中，DS1302芯片是一種具有涓細電流充電能力的芯片，主要特點是采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可提供秒、分、時、日、月、年等時間信息，可根據(jù)月份和閏年的情況自動調(diào)整月份的結(jié)束日期，可為掉電保護電源提供可編程的充電功能，并且具有關(guān)閉充電功能。
[0074]當(dāng)然本實施例中還可以采用其他形式的電源為時鐘電路供電，本實施例中的扣式電池主要是有體積小、安裝方便的優(yōu)點。
[0075]本實施例中，所述顯示屏采用12864顯示屏，其內(nèi)帶中文字庫，是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128X6，內(nèi)置8192個16X16點漢字，和128個16X8點ASCII字符集，利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機交互圖形界面；可以顯示8X4行16X16點陣的漢字，便與老人觀看，如圖7所示。
[0076]本實施例中，所述錄放音電路采用了 ISD1700語音芯片。芯片內(nèi)部包含有自動增益控制、麥克風(fēng)前置放大器、揚聲器驅(qū)動線路、振蕩器與內(nèi)存等的全方位整合系統(tǒng)功能。該芯片采用直接存儲模擬信號技術(shù)，可將模擬信號永久保存。錄音時間可選范圍為20秒到480秒，工作電壓范圍從2.4V到5.5V，具有音質(zhì)好，電壓范圍寬，集成度高等特點，從而可以保證該電路的語言真實和清晰。
[0077]所述主控芯片還連接有用于設(shè)置服藥時間和分段錄音控制的按鍵電路；所述按鍵電路上設(shè)置在顯示屏的底端，所述按鍵電路包括多個并排設(shè)置的按鍵，本實施例中設(shè)置有5個按鍵K1-K5，用于進行不同功能的設(shè)置。
[0078]所述主控芯片為STC15F2K60S2單片機。采用STC15F2K60S2單片機除了該芯片具有大容量、速度快、工作電壓寬以外，主要因為其內(nèi)部有大容量片內(nèi)EEPROM (FLASH)，可用于存儲當(dāng)前藥盒數(shù)據(jù)、定時服藥設(shè)定時間，分段錄放音數(shù)據(jù)等；內(nèi)部具有的高速8通道10位ADC，可用于直接采集三個光敏電阻在各種狀態(tài)下的進光量；內(nèi)部每個I/O 口能達到20mA驅(qū)動能力，一個I/O 口可直接驅(qū)動兩個并聯(lián)發(fā)光二極管點亮，減掉了 AD轉(zhuǎn)換電路，LED驅(qū)動電路和數(shù)據(jù)存儲器，提高整機電路的集成度和可靠性。
[0079]如圖9所示，本實施例用老人服藥專用提示器的控制方法如下:
[0080]S1、開始運行服藥提示器；
[0081]S2、執(zhí)行自檢步驟，自檢步驟中檢測LED是否亮，檢測光敏電阻進光量是否正常，顯示器顯示是否正常，時鐘顯示是否正常；
[0082]S3、執(zhí)行0°度識別步驟，檢測與識別轉(zhuǎn)盤的0°位置，即轉(zhuǎn)動360°后，檢測是否停在0°位置，同時檢測步進機工作是否正常，語音放音電路工作是否正常；
[0083]S4、按照預(yù)先設(shè)定的服藥時間和服藥次數(shù)，通過主控芯片控制步進電機，在步進電機的驅(qū)動下，藥盒按照設(shè)定的角度進行轉(zhuǎn)動，當(dāng)老人進行取藥時，通過顯示屏顯示當(dāng)前需要操作的內(nèi)容，并且通過錄放音電路進行語音播報；
[0084]S5、當(dāng)顯示屏上的顯示的藥盒數(shù)量為O時,表示藥已服用完畢,顯示界面顯示停止運行，循環(huán)語音放出播放，提醒及時分裝藥盒；待分裝完各盒的藥后，放在對應(yīng)的藥盒隔欄中，再按下操作鍵，又進行下次的開始運行界面。
[0085](I)時間設(shè)置及定時設(shè)置步驟如下:
[0086]按K1顯示缺省選擇為第一行“當(dāng)前時間”并將當(dāng)前時間的字體顏色由黑變白，再按K1 一次選擇為“上午服藥時間”；依次類推，在四個選擇中循環(huán)。
[0087]當(dāng)由于走時不準確需要設(shè)置當(dāng)前時間的“分”，按K1選擇到第一行“當(dāng)前時間”，按K2，選擇到當(dāng)前時間的小時，再按K2選擇到當(dāng)前時間的分，再按K2，則返回到當(dāng)前時間的小時。選擇分后，按K3,則分鐘的數(shù)字可從O?59變化，調(diào)整到當(dāng)前分鐘數(shù)，分鐘數(shù)設(shè)置完畢。如需設(shè)置當(dāng)前時間小時，按K2選擇到當(dāng)前時間的小時，同理，按K3，則小時的數(shù)字可從O?23變化。
[0088]定時語音提醒服藥的時間有三個，分別為上午，中午和晚上。當(dāng)需要對語音提醒服藥的時間進行設(shè)置時，按按K1選擇為“上午服藥時間”，再按1(2選擇到上午服藥時間的小時，按κ3，則小時的數(shù)字可從O?23變化，數(shù)字調(diào)到提醒的小時數(shù)即可。同理，再按K2選擇到上午服藥時間的分后，再按K3，則分鐘的數(shù)字可從O?59變化，調(diào)整到當(dāng)前分鐘數(shù)，分鐘數(shù)設(shè)置完畢。再按K2,則選擇到確定/取消，按1(3鍵，選擇確定時，則到此時，系統(tǒng)會語音提示服藥，選擇取消時，此時的語音提示跳過，主要對一天兩次，或一天一次服藥老人設(shè)置的。中午和下午服藥時間設(shè)置與上午服藥時間設(shè)置相同。
[0089](2)開始運行步驟如下:
[0090]按下K4鍵，系統(tǒng)開始分別執(zhí)行自檢程序，0°位置識別程序，并顯示開始運行界面。
[0091]自檢程序，用于檢測LED是否亮(六個LED亮)，光敏電阻檢測進光量是否正常(三個&檢測到光)，顯示器顯示是否正常，時鐘顯示是否正常。
[0092]0°位置識別程序，用于檢測與識別第三層轉(zhuǎn)盤3上的0°位置(轉(zhuǎn)動360°后，應(yīng)停在0°位置)，同時檢測步進電機工作是否正常，語音放音電路工作是否正常(放出語音“歡迎使用智能型老年人專用服藥提示器”)。
[0093]顯示開始運行，系統(tǒng)運行開始，執(zhí)行主程序，當(dāng)上午服藥時間到時，從0°位置開始，步進電機轉(zhuǎn)動30°后，將第一天上午的藥盒11轉(zhuǎn)到第一層取藥窗口，同時第一層取藥窗口上的黃燈LED/閃亮，并循環(huán)放出“XXX服藥時間到了，請過來取藥”。當(dāng)老人取出藥盒，記憶力不好，沒有將藥盒放入原位，有無藥盒識別模塊檢測出無藥盒，則繼續(xù)循環(huán)放出“請服藥，服完藥后請將空藥盒放回到帶閃光指示的取藥窗口內(nèi)”；當(dāng)老人取出了藥盒，記憶力不好，沒有服藥就將藥盒放回原位，藥盒內(nèi)有無藥識別模塊檢測出還有藥，則繼續(xù)循環(huán)放出“請重新取出藥盒，并服用藥盒中的藥，服用完后將空藥盒放回到帶閃光指示的取藥窗口內(nèi)”，當(dāng)老人服完藥后將空藥盒放回唯一能放入的帶有LED燈閃亮指示的取藥窗口內(nèi)，藥盒內(nèi)有無藥識別模塊檢測出對應(yīng)的藥盒內(nèi)無藥，則語音提示一次“按時定量服藥，有益健康，謝謝使用”，黃燈停止閃亮，同時顯示器上的“當(dāng)前還有藥盒數(shù)”在原有的數(shù)上減I。
[0094](3)停止運行步驟如下:
[0095]當(dāng)顯示器上的“當(dāng)前還有藥盒數(shù)”為O時，表示三天的藥盒內(nèi)的藥已服用完畢，顯示界面顯示停止運行，循環(huán)語音放出“藥已用完，請按照藥盒的位置和順序分裝后幾天的藥”，提醒及時分裝藥盒。
[0096]按下K5鍵，循環(huán)語音停止，并顯示出停止運行界面。
[0097]分裝完各盒的藥后，放在對應(yīng)的藥盒隔欄中，再按下K4鍵，又進行下次的開始運行界面。
[0098](4)取藥識別電路設(shè)計
[0099]取藥識別電路由光敏電阻Ru、Rl2、Ru和發(fā)光二極管LED:、LED2、LED3、LED/、LED2’、LED3?組成，如圖2中Jl (光敏電阻接口 )和J2(發(fā)光二極管接口 )接口電路所示。其中，由光敏電阻Ru、發(fā)光二極管LED3組成第三層轉(zhuǎn)盤3的光識別與檢測電路，實現(xiàn)第三層轉(zhuǎn)盤3上的0°位置識別與定位，有無藥盒的識別，藥盒有無藥的識別等功能，發(fā)光二極管LED/用于指示第三層取藥窗口有可取的藥盒；由光敏電阻Ru、發(fā)光二極管LED2組成第二層轉(zhuǎn)盤2的光識別與檢測電路，實現(xiàn)第二層轉(zhuǎn)盤2的有無藥盒的識別，藥盒有無藥的識別等功能，發(fā)光二極管LED2’用于指示第二層取藥窗口有可取的藥盒；由光敏電阻Ru、發(fā)光二極管LED1組成第一層轉(zhuǎn)盤I的光識別與檢測電路，實現(xiàn)第一層轉(zhuǎn)盤I的有無藥盒的識別，藥盒有無藥的識別等功能，發(fā)光二極管LED/用于指示第一層取藥窗口有可取的藥盒。光敏電阻選用MT4517型，亮電阻10?20ΚΩ，暗電阻1ΜΩ，LED1、LED2、LED3選擇白色發(fā)光二極管，LED/、LED2\LED3,分別選擇紅、綠、黃色發(fā)光二極管，以便于老人分辨清應(yīng)從哪一層取藥窗口中取藥盒。
[0100]光敏電阻Ru安裝在第三層取藥窗口的頂端，光敏電阻Ru、Rli分別安裝在第二層取藥窗口、第一層取藥窗口的左側(cè)。將光敏電阻& = Rli = Rl2 = Rl3同標(biāo)準電阻R = R6 =R7 = R8 = 240ΚΩ對電源電壓Vcc = 5V進行分壓，分壓值的范圍為:Vo = VccXR/(RL+R)；將Rl= IMΩ和Rl= 1K Ω代入上式后得:光敏電阻兩端的暗電壓Vo (暗)=0.96V，同理，光敏電阻兩端的亮電壓Vo (亮)=4.8V，再將Vo輸入到單片機的三個A/D輸入端，分別監(jiān)測三層轉(zhuǎn)盤的對應(yīng)取藥窗口和藥盒的進光量，通過對進光量大小比較和持續(xù)時間的計算，確定出步進電機O °位置，并實現(xiàn)有無藥盒，藥盒內(nèi)有無藥物等識別。
[0101]三個取藥窗口上的六個發(fā)光二極管中LED1和LED/并聯(lián)、LED2和LED2’并聯(lián)、LED3和LED/并聯(lián)，由單片機的三個輸出端分別連接三個470 Ω的限流電阻R1Q、Rn、R12進行直接驅(qū)動和控制。發(fā)光二極管LED3和LED/安裝在第三層取藥窗口的頂端，LED2和LED2’并聯(lián)、LED1和LED/并聯(lián)分別安裝在第二層取藥窗口、第一層取藥窗口的右側(cè)。LEDpLEDyLED3分別為對應(yīng)三個光敏電阻Ru、Rl2、Rl3提供光源，LED/ (紅色)、LED2’(綠色)、LED3’(黃色)分別裝在三個取藥窗口上，用于指示取藥窗口。燈閃亮的取藥窗口表示在這里可以取藥，三個取藥窗口用不同顏色的發(fā)光二極管的目的是變于老人分辨取藥窗口。
[0102](5)步進電機電路及轉(zhuǎn)盤設(shè)計
[0103]步進電機驅(qū)動三層轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動(圖3為步進電機與轉(zhuǎn)動軸連接示意圖)，在單片機的控制下將每次需要服藥的藥盒轉(zhuǎn)動到對應(yīng)取藥窗口。從電路原理圖2中J3處(28BYJ48步進電機接口)可看出，當(dāng)步進驅(qū)動器ULN2003接收到單片機發(fā)過來的脈沖信號，驅(qū)動器就能驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向正向或反向轉(zhuǎn)動相應(yīng)的角度，通過單片機控制輸出的脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到對每個藥盒轉(zhuǎn)動角度準確定位的目的。該步進電機是工作電壓為直流5V，4相5線的步進電機，而且是減速步進電機，減速比為1:64，步進角為5.625/64度。如果需要轉(zhuǎn)動I圈，那么需要360/5.625 X 64 = 4096個脈沖信號。
[0104]三層轉(zhuǎn)盤固定在同一根由28BYJ48步機電機驅(qū)動的轉(zhuǎn)動軸上，每層轉(zhuǎn)盤上有用隔板隔成的四個藥格，每個藥格上可放一個藥盒，3層轉(zhuǎn)盤的結(jié)構(gòu)示意圖分別如圖4、5、6所示。從示意圖中可看出，藥盒31、21、11相對于0°位置分別為90° 60° 30°。所以，當(dāng)定時的服藥時間到了，單片機控制步進電機從0°位置開始轉(zhuǎn)動，每轉(zhuǎn)動30°角度，只能有一個藥盒可以從對應(yīng)的取藥窗口取出，依次類推，能實現(xiàn)三天內(nèi)的服藥時間的提示和每次需要服用的藥物的出藥量控制，確保老人按時服藥，不漏服藥，不多服藥。
[0105]其中藥盒柄的作用有兩個，一個是便于老人從取藥窗口中取出藥盒，另一個作用就是防止老人從沒有亮指示燈的取藥窗口中取藥盒，因為只有轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)到有藥盒柄與取藥窗口上的防誤取藥盒缺口對齊，才能用手捏著藥盒柄將藥盒取出，保證了每次出藥盒的唯一性。
[0106](6)自檢模塊設(shè)計
[0107]用于檢測三層轉(zhuǎn)盤的光檢測通道是否正常。自檢程序運行，延時50ms后檢測三個光敏電阻Ru、Rl2> Rl3測量出的自然光的數(shù)據(jù)Vo2>Vo3,并分別存到三個寄存器中，然后單片機控制三個LEDpLEDyLED3亮3秒，在亮的同時，延時50ms后檢測三個光敏電阻Ru、Ru、Rl3與R分壓測量出有LED光的數(shù)據(jù)V。/、V02\ V。/，并分別存到三個寄存器中；分別將V01、V02> V03與V。/、V。/、V。/比較，如差別較大，則三個光檢測通道工作正常，自檢模塊通過，程序進入0°位置識別模塊；如有某一組數(shù)據(jù)比較沒有差別或差別不大，說明此通道有故障或此光通道的光敏電阻RL損壞或發(fā)光二極管損壞，則進入自檢故障顯示界面。
[0108](7)0°位置識別模塊設(shè)計
[0109]用于識別第三層轉(zhuǎn)盤3上由光反材料制成的0°識別條的位置，及三層轉(zhuǎn)盤上的每個藥格中的位置上是否放上了藥盒。時序圖如圖8所示。單片機控制三個取藥窗口上的LED連續(xù)發(fā)光，并由步進電機按6° /200ms步進速度帶動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，將光敏電阻Ru、&2、Rl3與R分壓測量出前一次(即步進電機按6°步進前6°時的位置時)的LED亮?xí)r進光量的數(shù)據(jù)V01、V02> V03,分別存到三個寄存器中，將三個光敏電阻Ru、1、Rl3與R分壓測量出的后一次(即步進電機按6°步進后6°時的位置時)的LED光的進光量的數(shù)據(jù)V。/、V。/、V。/分別存到另外三個寄存器中。將L與V。/比較，如差別較大，則記下步進機的當(dāng)前位置。如果下一個步進后比較差值較大，則說明測出的是窄脈沖，即反光材料較窄，是0°位置上的反光材料，則記下步進電機的當(dāng)前位置，即為0°位置；同時，將此時對應(yīng)的0°反光材料進光量數(shù)據(jù)存入寄存器i2，作為每個藥格上是否有放藥盒的判別條件。同理，分別將VtjlJmV03與V。/、V02\ V03，比較，如差別較大，則說明測出了反光材料，如果下一個或幾個步進后比較差值較大，則測出此處沒有放藥盒，彈出藥盒沒裝滿顯示界面。
[0110]當(dāng)V。/ >>13且只保持一個步進時間200ms，則為0°位置，開始運行前，將步進電機位置調(diào)整到此位即為0°位置；
[0111]當(dāng)V03，?Vo3且保持多個步進時間200ms，則第三層轉(zhuǎn)盤3的某些藥格上沒有放藥盒;
[0112]當(dāng)V。/ ?Vo2且保持多個步進時間200ms，則第二層轉(zhuǎn)盤2的某些藥格上沒有放藥盒;
[0113]當(dāng)V。/ ?Vol且保持多個步進時間200ms，則第一層轉(zhuǎn)盤I的某些藥格上沒有放藥盒。
[0114](8)取藥識別模塊設(shè)計
[0115]I)進光量數(shù)據(jù)采集
[0116]①空藥盒進光量數(shù)據(jù)采集
[0117]以第一層轉(zhuǎn)盤I中的藥盒11為例，當(dāng)?shù)谝淮畏帟r間到時，單片機先驅(qū)動步進電機將第一層轉(zhuǎn)盤I的放有空藥盒10轉(zhuǎn)到取藥窗口處停下，由單片機再驅(qū)動LED1和LED/周期亮I秒滅I秒。在執(zhí)行的前三個周期，通過Ru采集到第一層轉(zhuǎn)盤I藥盒10內(nèi)在LED燈亮?xí)r的無藥狀態(tài)下進光量數(shù)據(jù)三個。由于空藥盒10材料為無反光黑色塑料，因此，通過光敏電阻Ru采集到的進光量數(shù)據(jù)值較小。對這三個數(shù)據(jù)取平均值，得到了空藥盒進光量數(shù)據(jù)Viltl，并存到寄存器中，Viltl作為本次服藥時判定藥盒內(nèi)無藥的數(shù)據(jù)標(biāo)準。
[0118]②有藥藥盒進光量數(shù)據(jù)采集
[0119]單片機控制步進電機再將出藥盒11轉(zhuǎn)到取藥窗口處停下，同時，單片機驅(qū)動LED1和LED/周期亮I秒滅I秒不斷閃動，LED/的不斷閃動用于提示老人到此取藥窗口取藥，在LED1亮?xí)r用為光敏電阻測量進光量的光源。將LED1亮的前三個周期中進行的三次采集的進光量取平均，由于藥盒11內(nèi)有藥狀態(tài)下藥盒內(nèi)的藥片自身的反光性，因此，通過光敏電阻Ru采集到的藥盒內(nèi)有藥時的進光量數(shù)據(jù)值比無藥時的大，所以將這三次采集的平均值數(shù)據(jù)為有藥藥盒進光量數(shù)據(jù)Vill，存到寄存器中，Vill作為判定藥盒11內(nèi)有藥的數(shù)據(jù)標(biāo)準。
[0120]2)取藥識別
[0121]將后面每次采樣LED1亮?xí)r的Ru上的進光量數(shù)據(jù)Vm’分別與空藥盒進光量數(shù)據(jù)Viltl和有藥藥盒進光量數(shù)據(jù)Vm比較，得:
[0122]①當(dāng):Vm’> Vilo, Vil/ ^Vill
[0123]表明盒11中還有藥沒取出，則繼續(xù)循環(huán)播放對應(yīng)音頻段“XXX服藥時間到了，請過來取藥”;
[0124]②當(dāng):Vm’> Vilo, Vil/ >> Vill
[0125]表明有藥藥盒11已被取出，藥格上反光材料露出，進光量增加，則循環(huán)放出“請服藥，服完藥后請將空藥盒放回到帶閃光指示的取藥窗口內(nèi)”；
[0126]③當(dāng):Vm’> Vilo, Vil/ ^Vill
[0127]表明盒11已被準確放入，但藥盒內(nèi)的藥還存在，即，老人取出了藥盒，記憶力不好，沒有服藥或者沒有服完藥就將藥盒放回原位，則循環(huán)放出“請重新取出藥盒，并服用藥盒中的藥，服用完后將空藥盒放回到帶閃光指示的取藥窗口內(nèi)”；
[0128]④當(dāng):Vm’^Vil07Vil/ < Vill
[0129]表明盒11已被準確放入，并且藥盒內(nèi)的藥已空，即老人服完藥后已將空藥盒放回唯一能放入的帶有LED燈閃亮指示的以藥窗口內(nèi)，則語音提示一次“按時定量服藥，有益健康，謝謝使用”，黃燈停止閃亮，同時顯示器上的“當(dāng)前還有藥盒數(shù)”在原有的數(shù)上減I。
[0130]其它各藥盒的取藥識別與藥盒11相同，需要說明的是，第三層轉(zhuǎn)盤3上的空藥盒進光量數(shù)據(jù)Vi3tl采集時，因為第三層轉(zhuǎn)盤3沒有空藥盒，但由于藥盒的材質(zhì)與第三層轉(zhuǎn)盤3相同，所以，步進電機轉(zhuǎn)到?jīng)]有藥盒的角度時測到的進光量即為第三層轉(zhuǎn)盤3上的空藥盒進光量數(shù)據(jù)Vi3tl。
[0131 ] 上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種智能型老人專用服藥提示器，其特征在于，包括殼體、轉(zhuǎn)動軸和設(shè)置在殼體上的取藥提示電路；所述轉(zhuǎn)動軸上設(shè)有三層轉(zhuǎn)盤，每層轉(zhuǎn)盤上設(shè)有三個藥盒取出識別塊并在最上一層即第三層轉(zhuǎn)盤上加有一個0°識別條，每個藥盒取出識別塊上放一個藥盒；所述服藥提示器包括主控芯片、用于自動識別病人是否正確的從取藥窗口中取走藥盒并將服用完藥后的空藥盒正確放回的取藥識別電路、用于驅(qū)動帶有藥盒的多層轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的步進電機電路、用于在系統(tǒng)掉電后正常計時的時鐘電路、用于顯示當(dāng)前時間和操作內(nèi)容的顯示屏、用于語音提示取藥和服藥步驟的錄放音電路、用于對服藥時間及錄放音等進行設(shè)置和操作的按鍵電路，所述取藥識別電路、步進電機驅(qū)動器、時鐘電路、液晶顯示屏、錄放音電路以及按鍵電路均與主控芯片連接；所述取藥識別電路包括多個光敏電阻，每一個光敏電阻對應(yīng)兩個并聯(lián)發(fā)光二極管，所述光敏電阻和并聯(lián)的發(fā)光二極管分別與主控芯片連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型老人專用服藥提示器，其特征在于，取藥識別電路由光敏電阻 Ru、Rl2、Rl3 和發(fā)光二極管 LED1、LED2、LED3、LED1 ’、LED2 ’、LED3 ’ 組成，光敏電阻 K3、發(fā)光二極管LED3組成第三層轉(zhuǎn)盤的光識別與檢測電路，用于第三層轉(zhuǎn)盤上的0°位置識別與定位、有無藥盒的識別以及藥盒有無藥的識別，發(fā)光二極管LED/用于指示第三層取藥窗口有可取藥盒；光敏電阻&、發(fā)光二極管LED2組成第二層轉(zhuǎn)盤的光識別與檢測電路，實現(xiàn)第二層轉(zhuǎn)盤的有無藥盒的識別、藥盒有無藥的識別，發(fā)光二極管LED2’用于指示第二層取藥窗口有可取藥盒；由光敏電阻Ru、發(fā)光二極管LED1組成第一層轉(zhuǎn)盤的光識別與檢測電路，實現(xiàn)第一層轉(zhuǎn)盤有無藥盒的識別、藥盒有無藥的識別，發(fā)光二極管LED/用于指示第一層取藥窗口有可取藥盒； 光敏電阻選用MT4517型，亮電阻10?20ΚΩ，暗電阻1ΜΩ，LED1、LED2、LED3選擇白色發(fā)光二極管，LED/、LED2’、LED/分別選擇紅、綠、黃色發(fā)光二極管，以便于老人分辨清應(yīng)從哪一層取藥窗口中取藥盒； 光敏電阻Ru安裝在第三層取藥窗口的頂端，光敏電阻Ru、Rli分別安裝在第二層取藥窗口、弟一層取藥窗口的左側(cè)；將光敏電阻Rl = Ru = Rl2 = Rl3問標(biāo)準電阻R = R6 = R7 =R8 = 240ΚΩ對電源電壓Vcc = 5V進行分壓，分壓值的范圍為:Vo = VccXR/ (RL+R);將&=IMΩ和& = 1KΩ代入上式后得:光敏電阻兩端的暗電壓Vo = 0.96V，同理，光敏電阻兩端的亮電壓Vo = 4.8V，再將Vo輸入到單片機的三個A/D輸入端，分別監(jiān)測三層轉(zhuǎn)盤的對應(yīng)取藥窗口和藥盒的進光量，通過對進光量大小比較和持續(xù)時間的計算，確定出步進電機0°位置，并實現(xiàn)有無藥盒、藥盒內(nèi)有無藥物的識別功能； 三個取藥窗口上的六個發(fā)光二極管中LED1和LED/并聯(lián)、LED2和LED2’并聯(lián)、LED3和LED3?并聯(lián)，由單片機的三個輸出端分別連接三個限流電阻R1Q、Rn、R12進行直接驅(qū)動和控制；發(fā)光二極管LED3和LED/安裝在第三層取藥窗口的頂端，LED2和LED2’并聯(lián)、LED1和LED/并聯(lián)分別安裝在第二層取藥窗口和第一層取藥窗口的右側(cè)AEDpLEDyLED3分別為對應(yīng)三個光敏電阻Ru、Ru、Ru提供光源，方向朝內(nèi)；LED/、LED2’、LED3’分別裝在三個取藥窗口上，方向朝外，LED/為紅色、LED2’為綠色、LED/為黃色，用于指示取藥窗口，燈閃亮的取藥窗口表示在這里可以取藥，三個取藥窗口用不同顏色的發(fā)光二極管可便于老人分辨取藥窗P。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型老人專用服藥提示器，其特征在于，步進電機驅(qū)動三層轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動，在單片機的控制下將每次需要服藥的藥盒轉(zhuǎn)動到對應(yīng)取藥窗口 ；當(dāng)步進驅(qū)動器接收到單片機發(fā)過來的脈沖信號，驅(qū)動器就能驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向正向或反向轉(zhuǎn)動相應(yīng)的角度，通過單片機控制輸出的脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到對每個藥盒轉(zhuǎn)動角度準確定位的目的； 三層轉(zhuǎn)盤固定在同一根由步機電機驅(qū)動的轉(zhuǎn)動軸上，每層轉(zhuǎn)盤上設(shè)有用四個隔板隔成的四個藥格，每個藥格上可放一個藥盒，以第三層上的O。位置為基準，第三層藥盒、第二層藥盒、第一層藥盒相對于0°位置分別為90°、60°、30° ;所以，當(dāng)定時的服藥時間到了，單片機控制步進電機從0°位置開始轉(zhuǎn)動，每轉(zhuǎn)動30°角度，只能有一個藥盒可以從對應(yīng)的取藥窗口取出，依次類推，能實現(xiàn)三天內(nèi)的服藥時間的語音提示和每次需要服用的藥物的出藥量控制，確保老人按時定量服藥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型老人專用服藥提示器，其特征在于，所述步進電機電路采用主控芯片控制，所述步進電機是由驅(qū)動器ULN2003驅(qū)動的28BYJ48型步進電機； 所述時鐘電路包括芯片DS1302和扣式電池； 所述顯示屏采用12864液晶屏； 所述錄放音電路采用ISD1700語音芯片； 所述主控芯片采用STC15F2K60S2單片機。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型老人專用服藥提示器的控制方法，其特征在于，包括下述步驟: 51、開始運行服藥提示器； 52、執(zhí)行自檢步驟，自檢步驟中檢測LED是否亮，檢測光敏電阻是否正常，顯示器顯示是否正常，時鐘顯示是否正常； 53、執(zhí)行0°位置識別步驟，檢測與識別轉(zhuǎn)盤的0°位置，即轉(zhuǎn)動360°后，檢測是否停在0°位置，同時檢測步進電機工作是否正常，錄放音電路工作是否正常； 54、按照預(yù)先設(shè)定的服藥時間和服藥次數(shù)，通過主控芯片控制步進電機，在步進電機的驅(qū)動下，帶動上面帶有三層轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動，將每次需要服藥的藥盒轉(zhuǎn)動到取藥窗口，當(dāng)老人取藥時，通過顯示屏顯示當(dāng)前需要操作的內(nèi)容，并且通過錄放音電路進行語音播報； 55、當(dāng)顯示屏上的顯示的藥盒數(shù)量為O時，表示提示器內(nèi)所裝的所有藥盒的藥已服用完畢，顯示界面顯示停止運行，循環(huán)語音放出播放，提醒及時分裝藥盒；待分裝完各藥盒的藥后，將裝有每次需要服用的藥放在藥盒內(nèi)，并放到對應(yīng)的藥格中，再按下操作鍵，又進行下次的開始運行界面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能型老人專用服藥提示器的控制方法，其特征在于，步驟S2中，執(zhí)行自檢的步驟具體為: 延時1-1OOms后檢測三個光敏電阻Ru、Rl2、Rl3測量出的自然光的數(shù)據(jù)W Vo3,并分別存到三個寄存器中，然后單片機控制三個LEDp LED2, LED3亮1_5秒，在亮的同時，延時50ms后檢測三個光敏電阻Ru、Rl2、Rl3與R分壓測量出有LED光的數(shù)據(jù)VtjlWtj2WJ，并分別存到三個寄存器中；分別將m與m比較，如差別較大，則三個光檢測通道工作正常，自檢模塊通過，程序進入0°位置識別模塊；如有某一組數(shù)據(jù)比較沒有差別或差別不大，說明此通道有故障或此光通道的光敏電阻&損壞或發(fā)光二極管損壞，則進入自檢故障顯示界面。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能型老人專用服藥提示器的控制方法，其特征在于，步驟S3中，0°位置識別步驟，用于識別第三層轉(zhuǎn)盤上由反光材料制作的0°識別條的位置及三層轉(zhuǎn)盤上的每個藥格中的位置上是否放上了藥盒；單片機控制三個取藥窗口上的LED連續(xù)發(fā)光，并由步進電機按6° /200ms步進速度帶動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，將三個光敏電阻Ru、Ru、Ru與R分壓測量出前一次的LED亮?xí)r進光量的數(shù)據(jù)，分別存到三個寄存器中，將三個光敏電阻Ru、Ru、Ru與R分壓測量出的后一次的LED光的進光量的數(shù)據(jù)VtjlWtj2Wtj/分別存到另外三個寄存器中；將Vt53與V。/比較，如差別較大，則記下步進機的當(dāng)前位置；如果下一個步進后比較差值較大，則說明測出的是窄脈沖，即反光材料較窄的0°識別條，則記下步進電機的當(dāng)前位置，即為0°位置；同時，將此時對應(yīng)的0°識別條進光量數(shù)據(jù)存入寄存器“，作為每個藥格上是否有放藥盒的判別條件；同理，分別將UmVtj3與m，比較，如差別較大，則說明測出了有無反光材料的變化量，如果下一個或幾個步進后比較差值較大，則測出了藥盒取出識別塊的反光材料，即此處沒有放藥盒，彈出藥盒沒裝滿顯示界面；當(dāng)VJAVt53且只保持一個步進時間200ms，則為0°識別條位置，開始運行前，將步進電機位置調(diào)整到此位即為0°位置； 當(dāng)V。/ ?Vo3且保持多個步進時間200ms，則第三層轉(zhuǎn)盤的某些藥格上沒有放藥盒； 當(dāng)V。/ ?Vo2且保持多個步進時間200ms，則第二層轉(zhuǎn)盤的某些藥格上沒有放藥盒； 當(dāng)V。/ ?V0l且保持多個步進時間200ms，則第一層轉(zhuǎn)盤的某些藥格上沒有放藥盒。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能型老人專用服藥提示器的控制方法，其特征在于，步驟S4中，取藥識別步驟為: S4.1進光量數(shù)據(jù)采集； S4.2取藥識別 將后面每次采樣LED1亮?xí)r的Ru上的進光量數(shù)據(jù)Vm’分別與空藥盒進光量數(shù)據(jù)Viltl和有藥藥盒進光量數(shù)據(jù)Vill比較。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的智能型老人專用服藥提示器的控制方法，其特征在于，步驟S4.1中，進光量數(shù)據(jù)采集的具體步驟為: S4.1.1空藥盒進光量數(shù)據(jù)采集 以第一層轉(zhuǎn)盤中的藥盒為例，當(dāng)?shù)谝淮畏帟r間到時，單片機先驅(qū)動步進電機將第一層轉(zhuǎn)盤放有空藥盒轉(zhuǎn)到取藥窗口中間處停下，由單片機再驅(qū)動LED1和LED/周期亮I秒滅I秒；在執(zhí)行的前三個周期，通過Ru采集到第一層轉(zhuǎn)盤藥盒內(nèi)在LED燈亮?xí)r的無藥狀態(tài)下進光量數(shù)據(jù)三個；由于空藥盒材料為無反光黑色塑料，因此，通過光敏電阻Ru采集到的進光量數(shù)據(jù)值較??；對這三個數(shù)據(jù)取平均值，得到了空藥盒進光量數(shù)據(jù)Viltl，并存到寄存器中，Viltl作為本次服藥時判定藥盒內(nèi)無藥的數(shù)據(jù)標(biāo)準； S4.1.2、有藥藥盒進光量數(shù)據(jù)采集 單片機控制步進電機將出藥盒再轉(zhuǎn)到取藥窗口中間處停下，同時，單片機驅(qū)動LED1和LED/周期亮I秒滅I秒不斷閃動，LED/的不斷閃動用于提示老人到此取藥窗口取藥，在LED1亮?xí)r為光敏電阻測量進光量的光源；將LED1亮的前三個周期中進行的三次采集的進光量取平均，由于藥盒內(nèi)有藥狀態(tài)下藥盒內(nèi)的藥片自身的反光性，因此，通過光敏電阻Ru采集到的藥盒內(nèi)有藥時的進光量數(shù)據(jù)值比無藥時的大，所以將這三次采集的平均值數(shù)據(jù)為有藥藥盒進光量數(shù)據(jù)Vill，存到寄存器中，Vill作為判定藥盒內(nèi)有藥的數(shù)據(jù)標(biāo)準。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的智能型老人專用服藥提示器的控制方法，其特征在于，步驟S4.2中，取藥識別的具體步驟為:
S4.2.1、1:Vm，> Vilo, Vil/ ^Vill 表明藥盒中還有藥沒取出，則繼續(xù)循環(huán)播放對應(yīng)音頻段“XXX服藥時間到了，請過來取藥”； S4.2.2、當(dāng):Vm，> Vilo, Vil/ >>Vin 表明有藥藥盒已被取出，藥格上的藥盒取出識別塊露出，進光量增加，則循環(huán)放出“請服藥，服完藥后請將空藥盒放回到帶閃光指示的取藥窗口內(nèi)”；
S4.2.3、當(dāng):Vm，> Vilo, Vil/ ^Vill 表明藥盒已被準確放入，但藥盒內(nèi)的藥還存在，即老人取出了藥盒，記憶力不好，沒有服藥或者沒有服完藥就將藥盒放回原位，則循環(huán)放出“請重新取出藥盒，并服用藥盒中的藥，服用完后將空藥盒放回到帶閃光指示的取藥窗口內(nèi)”；
S4.2.4、當(dāng):Vm，^Vil07Vil/ < Vill 表明藥盒已被準確放入，并且藥盒內(nèi)的藥已空，即老人服完藥后已將空藥盒放回唯一能放入的帶有LED燈閃亮指示的以藥窗口內(nèi)，則語音提示一次“按時定量服藥，有益健康，謝謝使用”，黃燈停止閃亮，同時顯示器上的“當(dāng)前還有藥盒數(shù)”在原有的數(shù)上減I ; 其它各藥盒的取藥識別與藥盒相同，需要說明的是，第三層轉(zhuǎn)盤上的空藥盒進光量數(shù)據(jù)Vi3tl采集時，因為第三層轉(zhuǎn)盤沒有空藥盒，但由于藥盒的材質(zhì)與第三層轉(zhuǎn)盤相同，所以，步進電機轉(zhuǎn)到?jīng)]放藥盒的角度時測到的進光量即為第三層轉(zhuǎn)盤上的空藥盒進光量數(shù)據(jù)Vi3Q。
【文檔編號】A61J7/04GK104382741SQ201410764237
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月11日
【發(fā)明者】董兵, 秦文勝 申請人:廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院