基于ARM和Android的智能物聯(lián)網(wǎng)藥箱的設(shè)計(jì)

雒海東

（青海師范大學(xué) 青海 西寧810008）

基于ARM和Android的智能物聯(lián)網(wǎng)藥箱的設(shè)計(jì)

雒海東

（青海師范大學(xué) 青海 西寧810008）

為解決當(dāng)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(yùn)行Android操作系統(tǒng)的智能手機(jī)終端相結(jié)合，開發(fā)出一款綜合智能藥箱。在ARM控制端能實(shí)現(xiàn)定時(shí)、以及語音提醒病人吃藥，并能對藥箱內(nèi)環(huán)境進(jìn)行檢測，同時(shí)具有藥箱是否被打開的判斷功能，確定是否已經(jīng)吃藥等功能；其次最主要的是能實(shí)現(xiàn)與監(jiān)護(hù)人運(yùn)行Android操作系統(tǒng)的智能手機(jī)終端的綁定，監(jiān)護(hù)人通過手機(jī)終端可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)，并能實(shí)時(shí)的監(jiān)控老年人的服藥狀況，以便于及時(shí)地?fù)艽螂娫捦ㄖ裙δ堋?/p>

S3C2410；Android；ARM；手機(jī)終端；智能藥箱

老人福祉科技的概念20世紀(jì)90年代初期產(chǎn)生于歐洲，其宗旨是通過科學(xué)技術(shù)提高老人的生活質(zhì)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(lǐng)域的熱點(diǎn)[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?cè)丝诘谋壤龔?0.2%提高到11.6%，占全球老年人口的21.4%，相當(dāng)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(dá)3.2%，約為總?cè)丝谠鲩L速度的5倍。預(yù)計(jì)2020年老年人口將達(dá)到2.4億人，占總?cè)丝诘?7.17%；到2050年，老年人口總量將超過4億，老齡化水平推進(jìn)到30%以上。

有以上數(shù)據(jù)可知，老年人逐漸增多，老年人生理機(jī)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(shè)計(jì)也愈顯迫切[4-5]。但是目前國內(nèi)在這方面的研究不多見，雖然目前市場上也出現(xiàn)了定時(shí)語音藥箱，但功能不夠齊全，一般都只是附帶一個(gè)倒計(jì)時(shí)提醒的功能。

隨著高齡化社會(huì)的到來，生活水平的提高，正確地服藥與老人的生活質(zhì)量戚戚相關(guān)，對于提高老年人群的生活質(zhì)量具有重要的作用[6-8]。文中設(shè)計(jì)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(shí)語音提醒病人吃藥，使病人養(yǎng)成按時(shí)吃藥的習(xí)慣，并對藥箱內(nèi)環(huán)境進(jìn)行檢測，以保證藥物的有效時(shí)間更長；同時(shí)與監(jiān)護(hù)人的手機(jī)進(jìn)行綁定，便于監(jiān)護(hù)人進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，了解老年人的服藥狀況，以便于及時(shí)地?fù)艽螂娫捦ㄖ灰约氨O(jiān)護(hù)人通過手機(jī)端實(shí)現(xiàn)定時(shí)等功能。

1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

本系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖1所示，SUMSUNG公司生產(chǎn)的S3c2410是整個(gè)系統(tǒng)的核心，同時(shí)結(jié)合GPRS技術(shù)，實(shí)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(shí)現(xiàn)基本的智能藥箱的功能，在系統(tǒng)初始化完成，運(yùn)行用戶端應(yīng)用程序之后，用戶可以通過4*4小鍵盤上相應(yīng)得功能鍵來實(shí)現(xiàn)與監(jiān)護(hù)人手機(jī)號(hào)的綁定，同時(shí)可以設(shè)置系統(tǒng)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘；用戶也可以通過小鍵盤上相應(yīng)的功能鍵，設(shè)置用戶每日的服藥時(shí)間，并能在LCD液晶顯示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)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(zhì)；同時(shí)通過霍爾開關(guān)來感知用戶是否打開藥箱進(jìn)行了服藥操作；并能通過語音模塊的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)本地的報(bào)警響鈴，以及提示用戶按時(shí)服藥的語音提醒。

同時(shí)，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最大的特點(diǎn)，就是結(jié)合了Android手機(jī)終端應(yīng)用小程序的開發(fā)。通過GPRS模塊與Android手機(jī)的結(jié)合，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)護(hù)人通過手機(jī)終端對智能藥箱的定時(shí)、延遲和通知的功能；同時(shí)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(hù)人端的手機(jī)，實(shí)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(shí)服用。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

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

圖2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

智能藥箱主要是由兩個(gè)部分組成的，分別是ARM端和手機(jī)Android兩個(gè)部分。ARM端是以Linux系統(tǒng)為平臺(tái)，以魔法師ARM為硬件平臺(tái)而設(shè)計(jì)的系統(tǒng)設(shè)置端，主要完成系統(tǒng)時(shí)間的設(shè)置、設(shè)置用戶的聯(lián)系方式、顯示系統(tǒng)時(shí)間以及當(dāng)下溫度、設(shè)置定時(shí)時(shí)間（最多設(shè)置3個(gè)時(shí)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(yīng)的綁定手機(jī)。手機(jī)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(jī)上，主要完成手機(jī)端定時(shí) （最多定三次時(shí)間）、延遲、通知用戶吃藥等功能。

2.1 ARM端設(shè)計(jì)

ARM端功能設(shè)計(jì)如圖3所示，主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)時(shí)間的設(shè)置，監(jiān)護(hù)人手機(jī)的綁定，以及藥物存放溫度的現(xiàn)實(shí)，服藥時(shí)間的設(shè)置，以及語音定時(shí)提醒功能。

圖3 ARM端功能設(shè)計(jì)

1）LCD屏的功能及流程圖。

LCD屏的主要功能主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)時(shí)間、綁定用戶的的手機(jī)號(hào)、定時(shí)時(shí)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(shè)計(jì)如下：S1-S10表示0-9的數(shù)字鍵；S11、S12更改綁定的手機(jī)號(hào)碼；S16確定輸入的系統(tǒng)的時(shí)間；S13確認(rèn)輸入的定時(shí)時(shí)間；S14退出輸入模式，顯示主界面；S15進(jìn)入定時(shí)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(guān)信息，發(fā)送短信到系統(tǒng)綁定手機(jī)號(hào)碼，接收到手機(jī)端相關(guān)信息，傳達(dá)給ARM端。ARM端接收到消息進(jìn)行相應(yīng)的判斷，做出相應(yīng)的響應(yīng)。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(dāng)前溫濕度信息，從而實(shí)現(xiàn)藥物存放環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測，保證藥物的有效性。

5）霍爾開關(guān)

霍爾開關(guān)主要就是判斷藥箱是否被打開，若是被打開則證明已經(jīng)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(guān)功能流程圖

6）語音模塊

語音模塊的主要功能是定時(shí)時(shí)間到時(shí)發(fā)出一個(gè)報(bào)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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的初始化，軟硬件環(huán)境的配置，系統(tǒng)時(shí)間的設(shè)置；以及監(jiān)護(hù)人綁定手機(jī)號(hào)的設(shè)置；藥箱系統(tǒng)的溫濕度監(jiān)測，每日服藥時(shí)間的設(shè)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(shí)發(fā)短信到監(jiān)護(hù)人手機(jī)功能。

圖8 總流程圖

2.2 手機(jī)Android端功能設(shè)計(jì)

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

圖9 手機(jī)Android端功能圖

3 結(jié)束語

隨著老齡化社會(huì)的到來，以及現(xiàn)代社會(huì)節(jié)奏的加快，老年人不能及時(shí)得到看護(hù)，設(shè)計(jì)一款智能藥箱，實(shí)現(xiàn)定時(shí)定量藥物的服用，將在老齡化社會(huì)中發(fā)揮巨大的作用。本文通過對現(xiàn)有的定時(shí)語音藥箱進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)了一款基于ARM[16-17]和手機(jī)Android平臺(tái)的智能藥箱系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了定時(shí)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(shí)現(xiàn)了與監(jiān)護(hù)人手機(jī)的綁定，可以及時(shí)將服藥情況以短信息的方式通知監(jiān)護(hù)人，實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)護(hù)。本系統(tǒng)經(jīng)過測試，運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，使用便捷、成本低和智能化等特點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用前景。

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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(hào)：201603174

雒海東（1975—），男，甘肅甘谷人，副教授。研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)。