用药提醒手环设计

基于RFID和蓝牙技术的用药提醒手环设计

随着社会的发展与国家医疗事业的进步,人们对健康的要求在提高,按照医嘱要求用药越来越受到重视。在日常生活中很多生活半自理的病人,因为错误用药导致病情恶化,或是用药时间延误导致药效未能发挥作用。所以合理用药、按时用药成为老年人等特殊人群关注的焦点。如果采用本设计——用药提醒手环,不需要像安卓手机一样复杂,也不需要导入药品数据,就可以实现一切信息与医院服务器同步,让病人按时服用药物以保证药物充足的发挥药效。

用药提醒手环的推广与使用,可以方便各医院与病人进行联系,并监督需要服用周期药物的病人按时用药。与此同时,也能提高人们对身体健康的重视。本文提出了基于RFID和蓝牙技术的用药提醒手环的设计,手持终端能够对医生开出的药物进行标签扫描、识别,通过蓝牙技术传输至手环终端；手环终端结合医院服务器,随着用药信息存储的更新进行判别,病人通过显示屏自主选择设置用药时间,进而实现用药提醒。

这种设计能够满足手环查看时间和提醒用药信息的双重需求,并且使用简便、操作简单、具有普遍性和高效性。

一、用药提醒手环系统结构设计

1.1总体结构

针对老年人等一些特殊人群,考虑到他们用手机不方便等因素,设计了基于RFID和蓝牙技术的用药提醒手环。本设计以STC89C51单片机为平台,由手持终端、手环终端和医院服务器连接端三部分组成。其中,手持终端利用了蓝牙技术和RFID阅读器实现药物信息扫描读取；手环终端接收蓝牙模块发送信息,模拟手环由DS1320芯片、蜂鸣器模块、按键模块设置和OLDE显示模块构成；医院服务器端通过用药信息存储部分实时实现用药信息的更新,更新信息传送至用药管理模块,实现手环信息获取功能。手环整体结构设计图如图1所示。

1.2硬件结构设计

本设计以STC89C52RC单片机芯片为核心,通过蓝牙模块传输RFID阅读器所获取的药品数据信息；通过用药管理系统与医院服务器连接获取药品的具体服用说明；通过按键自主选择用药时间段；通过时钟模块读取实时时间并定时；通过蜂鸣器和OLED显示屏进行用药提醒和具体用药说明。本设计中存在多个模块,将不同模块的作用相结合,紧密相连,实现数据处理和显示报警等功能。本手环设计提供了单片机控制核心模块、蓝牙模块、蜂鸣器模块、时钟模块、OLED显示模块。

二、手环部分硬件设计

在硬件设计中,本文主要选取了用药提醒手环的主要硬件进行介绍,详细介绍了模块选取型号、如何与单片机连接通信以及选取模块的优势。

2.1蓝牙模块设计

蓝牙通信模块是药品标签扫描信息与手环终端交换信息的通道,本设计中用到的蓝牙模块需要以串口模式分别与手持终端的单片机和手环终端的单片机相连。选用的蓝牙模块为HC-06蓝牙串口从机模块,模块上有四个引脚:VCC、GND、TXD和RXD。CSR蓝牙芯片是HC-06蓝牙串口从机模块采用的芯片,供电电压3.3V,有效传输距离10米。能够实现语音和数据同步传输,且抗干扰性好,成本低。

2.2时钟模块设计

本设计采用DS1302芯片实现手环的定时功能,提供准确的时间信息,患者可根据最合适用药时间的建议自主进行时间设置,确保能够准确提醒用药。DS1302芯片与STC89C51单片机通过I/O、SCLK、RST控制线进行连接。实现了手环时钟的信息,进行定时并提醒,手动选择设置需要设定的时间,单片机系统实时与DS1302芯片时间对比,定时时间到时,由单片机的I/O口控制继电器的开关。

2.3蜂鸣器报警模块设计

本设计中采用有源蜂鸣器模块,低电平触发,工作电压为3.3V-5V。起到两个作用:(1)在按键按下后蜂鸣器发出声响,模拟按键音；(2)定时报警作用,当时钟模块设定的时间一到,蜂鸣器引脚通过监测继电器开关,检测到低电平进行响铃报警。

2.4手环显示模块设计

手环显示模块采用QG-2864KLBEG01模块,显示屏的发光单元是有机聚合物发光二级管,即organic/polymerlightemittingdiode,简称OLED。单色屏的一个像素就是一个发光二极管。OLED是“自发光”,像素本身就是光源,所以对比度极高,显示效果很犀利。本模块显示颜色为1/4黄+3/4蓝,但仍属于单色屏,另有“蓝+白”组合色可选。模块接口为8个插针,针脚定义已印在板上,使用串行SPI协议。因为板载稳压芯片U2,模块供电电压可以是3-5V。模块自带中文字库芯片。

三、用药提醒手环系统软件设计

用药提醒手环的软件设计分为手持终端单片机程序设计和用药管理模块与医院服务器连接更新部分的软件设计,首先设计程序并对最基本应用模块编程,对这些模块进行调试,当调试成功并能实现功能后,再利用它们来开发上一层的模块系统。

3.1程序总流程图

用药提醒的手持终端对药品标签进行RFID扫描,并通过51单片机对扫描数据进行处理,系统检测蓝牙模块是否连接,检测到连接后将采集的信息通过蓝牙模块提取发送给手环终端。

手环终获取药物信息后与用药管理模块相连接,当检测到医院服务器中已更新患者用药相关数据,则提取信息,采用模拟IIC通信方式将建议用药时间通过LCD12864显示屏显示出来,患者自主手动选择用药时间,通过DS1302芯片记忆定时,进而实现用药提醒功能。

3.2RFID阅读器标签扫描信息

RFID(Radio Frequency Identification)是短距离标签识别技术的一种,阅读器可接收和发送射频信号,对电子标签进行读写。本设计中采用的是主动式RFID标签,周期性的发送ID信号,阅读器可直接获得RFID标签的信息并将信息发送给与RFID相连的51单片机。

3.3用药管理模块信息的获取

用药管理模块是整个系统的逻辑分析判断部分,读取蓝牙模块发送的信息,通过指针获取的方法与医院服务器的信息进行分析和判断,并显示出判断结果,实现获取患者用药信息的功能。本系统的用药管理模块能够实现用户用药信息进行实时监控的功能,向医院服务端发送相应的信息来记录某日应服用药物。

总结

本文结合了RFID阅读器识别标签技术、蓝牙通信技术以及与医院服务器相连接的用药模块管理系统,设计了针对老人、盲人等特殊人群的用药提醒手环管理系统。本设计突破了传统安卓手机提醒系统的复杂性,操作简便,实现了半自动化的用药提醒,使用过程中只需要患者根据用药建议手动选择用药时间段,其他功能均可由系统程序运作自动完成。此外,本系统以手持终端和手环为载体,使用时只需将手环戴在手腕上,无需特殊的携带方式且手环中的DS1302芯片可以实现手表的功能,免除了繁重复杂的设备模式。

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