基于物聯網的無人智慧藥房系統

張立婷 鐘楊福 黃輝 陳劍鋒

摘要：針對傳統藥房貨架藥品存儲管理困難、患者看病購藥過程中可能存在交叉感染、缺少夜間售藥服務等問題，設計出了一種無人智慧藥房管理系統。該系統由兩個HT66F2390合泰單片機組成控制單元，采用OLED顯示模塊作為上位機，主控芯片作為下位機，用戶在上位機選擇所需藥品并支付費用，然后單片機驅動推藥機推藥，送藥小車將藥品送到指定取藥窗口，患者取走所購藥品。樣機調試結果表明，系統操作簡單、性能穩定，實現了一種全程智能購藥方案，減少了人們在購藥過程中的非必要接觸，具有較好的應用前景和推廣價值。

關鍵詞：HT66F2390單片機；無人藥房；送藥小車；Wi-Fi模塊

中圖分類號：TP302.2? ? 文獻標志碼：A? ? 文章編號：1671-0797（2023）10-0050-05

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.10.014

0? ? 引言

近年來，在新冠病毒傳播的背景下，減少人群接觸和聚集成為減緩疫情蔓延的有效手段之一。當前，傳統藥房在貨架藥品存儲管理、減少人們購藥過程中交叉接觸、夜間售藥服務等方面還有提升空間。如何提高購藥效率，減少購藥中的接觸，以最小的社會成本獲得最大防控成效，這是值得思考的問題。相比于傳統藥房，無人智慧藥房不僅可以減輕醫療工作者的工作量，還可以減少人群接觸，為生活帶來安全和便利。

目前，針對無人智慧藥房的系統方案研究已經成為眾多學者關注的熱點。周寧等人[1]提出了“互聯網+中醫藥”背景下智慧藥房管理模式的構建，采用基于互聯網技術與物聯網平臺的智慧藥房管理模式，提高了藥房工作效率。吳劍虹等人[2]提出了無人自助云藥房在醫院門診藥房第二類精神藥品管理中的應用，能消除藥品暴露風險，保障患者用藥安全，為探索構建精神專科醫院精細化、規范化和現代化的智慧藥房提供了新思路。劉硯澤[3]針對藥房管理中信息化及自動化應用進行了研究，以期為患者提供更好的藥學服務，提升醫院服務品質。李悅等人[4]通過對門診藥房藥學服務模式的探索及完善，進一步保證了疫情期間藥學工作人員的安全，降低了院內感染的風險，使各項工作得到了高效、有序開展，在抗擊COVID-19疫情中發揮了重要作用。

本文采用HT66F2390單片機[5]作為主控芯片，設計了一種無人智慧藥房系統。該系統具有智能結算、選擇藥品、運送藥品、顯示商品詳情等功能，簡化了傳統藥房運營和管理流程，支持一人多設備的遠程管理，減輕了醫療工作者的工作量，增加了藥店收益，同時易于部署和推廣，可以為患者提供更便捷的購藥體驗。

1? ? 系統整體方案

系統采用兩個HT66F2390單片機作為控制單元，其中一個作為主控芯片，主要控制紅外傳感器檢測藥品個數、OLED顯示屏顯示藥品信息、推藥機將下單的藥品推出；另外一個芯片為輔控芯片，主要用來控制推藥小車運送藥品、取藥升降裝置的升降。系統總體框圖如圖1所示。

2? ? 硬件系統設計

2.1? ? 主控電路

本系統由兩塊單片機組成控制單元，其中主控芯片用于控制OLED顯示屏、紅外傳感器技術模塊、推藥機模塊，而輔控芯片用于控制送藥小車和升降裝置。系統充分利用該單片機多個引腳和外部中斷共用、將定時器用于時間延遲、判斷信號輸入，比較匹配輸出、PWM波形輸出[6]等功能。芯片的6管腳（VDD）接+5 V供電，7管腳接地實現給單片機供電。13、14、15、16、17、18管腳連接推藥機模塊的驅動端，19管腳連接光電傳感器的驅動端，36、37管腳分別連接OLED顯示模塊的SCL和SDA端。主控芯片如圖2所示。

2.2? ? 循跡模塊

本系統采用4路循跡模塊，該循跡模塊利用物體的反射性質，通過檢測發射回的信號來綜合判斷此時的行駛方向，根據不同的檢測信號執行相應的代碼，從而實現小車巡跡功能。若中間兩路巡線指示燈一直在黑線上，小車會直行；當任意一個出來，則小車會自動糾正；如果最外面的檢測到黑線，則小車以更大速度糾正到正確黑線上面。傳感器狀態分析如圖3所示，循跡模塊接線圖如圖4所示。

2.3? ? OLED顯示屏模塊

系統采用OLED顯示屏，當電流通過時，OLED上的有機材料會發光，且在不同環境中，OLED顯示屏響應速度快，圖像穩定；亮度高、色彩豐富、分辨率高。OLED顯示屏液晶模塊電路圖如圖5所示。

2.4? ? 推藥機模塊

本設計采用伺服舵機SG90作為推藥機，可以控制角度不斷變化并保持。在信號到來之前，轉子靜止不動；信號到來之后，轉子立即轉動；當信號消失，轉子能即時自行停轉。顧客選擇藥品并支付相應金額后，單片機會發送信號給相應的推藥機，然后推藥機將指定的藥品推出。推藥機電路圖如圖6所示。

2.5? ? 光電傳感器模塊設計

本設計采用光電傳感器，利用被檢測物對光束的遮擋和反射，將輸入電流在發射器上轉換為光信號射出，接收器再根據接收到的光線強弱或有無對目標物體進行探測。單片機通過檢測電平的變化，檢測推出藥品的個數，判斷是否已經將購買的藥品全部推出。光電傳感器電路圖如圖7所示。

2.6? ? Wi-Fi模塊

本系統采用Wi-Fi模塊進行無線通信，將串口轉為符合Wi-Fi無線網絡通信標準的嵌入式模塊，內置無線網絡協議IEEE 802.11b.g.n協議棧以及TCP/IP協議棧。OLED顯示屏液晶模塊電路圖如圖8所示。

3? ? 軟件系統設計

3.1? ? 主程序設計

系統設定有購藥和取藥兩種模式，在顯示屏上可自由切換。系統在購藥模式下，顧客選擇所需藥品下單，利用按鍵模塊作為從機發送數據給主機，主機接收數據進行處理，發送數據給相應舵機進行信號配對，舵機執行命令，把對應的藥品推出。系統在取藥模式下，只需輸入對應的取藥碼，舵機便會執行相應命令，把對應的藥品推出。主程序流程圖如圖9所示。

3.2? ? 推藥子程序設計

當顧客選擇完所需藥品后，主控芯片會進行數據處理，向對應推藥機發送PWM波，推藥機的力臂會旋轉一定角度，將藥品推出，然后再旋回原定角度。推藥子程序流程圖如圖10所示。

3.3? ? 送藥小車子程序設計

循跡傳感器利用紅外線對于不同顏色具有不同的反射性質的特點，當紅外光遇到白色地面時紅外對管接收管接收反射光，如果遇到黑線則接收不到信號。在送藥小車行駛過程中，利用循跡傳感器判斷前進路線，當檢測到前進方向偏離時，送藥小車會自動糾正。送藥小車子程序流程圖如圖11所示。

4? ? 系統調試

將買藥窗口和取藥窗口的位置固定，黑膠布沿著固定的軌跡貼在地面上，送藥小車放在推藥機下方。系統硬件安裝完成后，將程序編譯好下載到HT66F2390單片機上，兩個單片機通過Wi-Fi模塊進行無線通信，試運行系統的各個功能。如圖12～19所示，所設計的無人智慧藥房系統可以實現買藥、取藥的功能，運行穩定，達到預期設計要求。

5? ? 結語

本文設計了一種無人智慧藥房系統，以HT66F2390為主控芯片，采用循跡模塊、OLED液晶顯示屏模塊、無線Wi-Fi模塊、紅外傳感器計數模塊、推藥機模塊、小車運藥模塊等，實現了智能結算、選擇藥品、運送藥品、顯示商品詳情等功能。整個系統操作方便，為各地醫療機構打造了以“無人智慧藥房”設備為載體的“互聯網+醫+藥”模式。本系統不僅可以減少醫療工作者的工作量，而且可以避免醫生、藥師與患者的直接接觸，減少患者看病購藥過程中的交叉感染，具有較好的應用前景。

[參考文獻]

[1] 周寧，臧淦榮，王莉.“互聯網+中醫藥”背景下智慧藥房管理模式的構建[J].中醫藥管理雜志，2022，30（3）：138-139.

[2] 吳劍虹，曹惠民，李源，等.無人自助云藥房在醫院門診藥房第二類精神藥品管理中的應用[J].中國醫學裝備，2021，18（2）：115-118.

[3] 劉硯澤.現代醫院藥房管理中信息化與自動化的應用研究[J].中國新通信，2021，23（22）：84-85.

[4] 李悅，郁文劉.探索新型冠狀病毒肺炎疫情下門診藥房藥學服務新模式[J].藥學服務與研究，2021，21（3）：216-220.

[5] 合泰HT66F2390系列官方數據手冊[Z].

[6] 李艷.單片機技術在電氣傳動控制系統中的應用[J].通信電源技術，2018，35（2）：169-170.

收稿日期：2023-01-10

作者簡介：張立婷（2002—），女，安徽人，研究方向：機器人工程。