基于單片機的藥品倉庫溫濕度短信報警系統(tǒng)設(shè)計

樊業(yè)東 胡浪羽 郭智倫 鄧淞文

摘 要：本設(shè)計提出了一種符合國家藥監(jiān)局的一種藥品倉庫溫濕度存儲的方案設(shè)計，該方案以STC89C51單片機為控制核心，通過高精度溫濕度傳感器實現(xiàn)溫濕度的采集，GSM無線通信模塊實現(xiàn)監(jiān)控信息的短信傳輸。根據(jù)測試結(jié)果表明，該方案確實可行理論上可以達(dá)到藥品倉庫的實時監(jiān)測要求，保證藥品的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：藥品倉庫；溫濕度；短信報警；單片機模塊

引言

藥品倉庫的溫濕度影響著藥品存儲的質(zhì)量，而監(jiān)測藥品倉庫的溫濕度顯得格外重要。根據(jù)藥品的存儲要求，藥品倉庫可以分為普通庫、陰涼庫、冷藏庫[1]，以往需要人為監(jiān)測存儲倉庫的溫濕度，即麻煩又費時，而且在下班后會出現(xiàn)無人統(tǒng)計數(shù)據(jù)缺失的情況，無法確切的保證藥品的存儲質(zhì)量，使藥品的藥性大大縮短。為了保證藥品的質(zhì)量，本論文設(shè)計了一種符合國家要求的藥品倉庫存儲方案，該方案能24小時精確監(jiān)測倉庫環(huán)境的溫濕度，并可以發(fā)送報警提示短信。無論倉庫有沒有人堅守都可以保證倉庫的環(huán)境達(dá)到要求，既節(jié)省了財力和物力又保證了藥品的質(zhì)量。

1.系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)用51單片機為核心，采用了DHT11模塊采集藥品倉庫的溫濕度，GSM模塊發(fā)送短信報警，4×4矩陣掃描鍵盤設(shè)置溫濕度上下限，LCD1602顯示當(dāng)前溫度和濕度以及溫濕度的上下限，蜂鳴器報警，電源等。

2.系統(tǒng)的總體設(shè)計

2.1系統(tǒng)主要功能模塊

2.1.1 STC12C5A60S2單片機主控模塊

STC12C5A60S2/AD/PWM 系列單片機是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘/機器周期（1T）的單片機，是高速/低功耗/超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8-12倍[2]。

2.1.2 DHT11溫濕度采集模塊

DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。每個DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達(dá)20米以上，使其成為各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場合的最佳選則。產(chǎn)品為 4 針單排引腳封裝，連接方便。

2.1.3 GSM無線通信模塊

無線通信采用的是全球鷹SIM900A模塊，SIM900A 模塊提供兩組TTL 接口，一組為2.85V 的TTL 接口，可以與3.3V 單片機連接直接連接（已做了電平匹配）；另一組為5V 的TTL 電平，可以與5V 單片機直接連接。

2.2系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要由主程序設(shè)計模塊、溫濕度采集模塊、鍵盤掃描模塊、LCD1602顯示模塊等組成。主程序流程框圖如圖2所示：

本系統(tǒng)采用STC89C51單片機為核心，完成數(shù)據(jù)的采集，存儲，顯示，處理，報警等功能。程序運行時先將LCD顯示屏和GSM模塊初始化，LCD顯示屏顯示數(shù)據(jù)，采用雙層顯示頁面，用按鍵切換第一層和第二層顯示頁面。其中，第一層頁面的第一行為當(dāng)前時刻所測得的溫度值，第二行為設(shè)定報警的溫度的上下限范圍；第二層顯示頁面的第一行為當(dāng)前時刻所測得的濕度值，第二行為設(shè)定報警的濕度的上下限范圍。溫度和適度上下限范圍可以通過按鍵來調(diào)節(jié)。判斷是否有按鍵按下，手動設(shè)置溫度和濕度的閾值范圍，然后單片機開始讀取DHT11數(shù)字溫濕度傳感器采集的數(shù)據(jù)，將當(dāng)前倉庫的溫濕度顯示在LCD液晶屏上并判斷是否超出閾值，如果超出單片機向GSM模塊發(fā)送報警信息，GSM模塊通過SIM卡向工作人員發(fā)送報警短信，同時蜂鳴器發(fā)出報警鈴聲，如果未超出閾值范圍，則該系統(tǒng)繼續(xù)運行監(jiān)測倉庫實時溫濕度。

2.3測試結(jié)果及分析

（1）DHT11的DATA引腳接單片機的P2.4口，SIM900A的TXD接單片機的RXD，RXD接單片機的TXD，蜂鳴器接單片機的P1.5口。其中各模塊的VCC接+5V電源，GND接地。

（2）將SIM卡插入GSM模塊的卡槽，把模塊和單片機相接上電。當(dāng)900A模塊上電后，觀察D5和D6指示燈 ，當(dāng)D5常亮D6亮一秒滅一秒（快閃），表示模塊正在搜索網(wǎng)絡(luò)；當(dāng)D5常亮D6亮一秒滅三秒（慢閃），表示模塊已搜索到網(wǎng)絡(luò)可以正常工作了[3]；

（3）將DHT11模塊接入單片機模塊，上電指示燈常亮表示接通電源模塊可以正常工作。

（4）在程序中設(shè)置好發(fā)送短信的內(nèi)容及接收短信的號碼，連接好模塊將單片機上電把程序燒入單片機內(nèi)，觀察顯示內(nèi)容并通過按鍵設(shè)置溫度和濕度的閾值范圍。

（5）改變DHT11模塊附近的環(huán)境溫度并使其超出設(shè)定閾值，當(dāng)溫度超出所設(shè)定的范圍時，蜂鳴器發(fā)出報警響聲，手機成功接收到溫度報警短信。

（6）改變DHT11模塊附近的環(huán)境濕度并使其超出設(shè)定閾值，當(dāng)濕度超出所設(shè)定的范圍時，蜂鳴器發(fā)出報警響聲，手機成功接收到濕度報警短信。

結(jié)論

本設(shè)計以單片機配以溫濕度傳感器檢測溫濕度，擴展無線通信模塊為研究背景，主要任務(wù)是基于單片機實現(xiàn)溫濕度檢測和通過無線通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)手機短信的報警功能。以C語言作為編程和調(diào)試語言，完成從溫濕度測量到無線短信發(fā)送等模塊的開發(fā)工作，無線通信模塊采用的是SIM900A模塊，實現(xiàn)實時短信發(fā)送。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉紅軍.關(guān)于國家藥監(jiān)局對藥品庫房溫濕度的監(jiān)管方案要求[R].2013.

[2]孫育才，王榮興，孫化芳.新型AT89S52系列單片機及其應(yīng)用[M].清華大學(xué)出版社.2005.

[3]亓浩名，王利，武毅，張磊，黃德宇.基于單片機的GSM短信收發(fā)模塊設(shè)計[J].電子測試，2012，3（3）：63-68.