CN101843559B

CN101843559B - 一种电子药盒及其管理系统

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Publication number: CN101843559B
Application number: CN2009102583973A
Authority: CN
Inventors: 谢光强; 李杨; 钟灵
Original assignee: Guangdong University of Technology
Current assignee: Guangdong University of Technology
Priority date: 2009-12-10
Filing date: 2009-12-10
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2029-12-10
Also published as: CN101843559A

Abstract

本发明涉及智能家电领域，特别是涉及一种电子药盒及其管理系统。本发明提供一种电子药盒，包括药盒本体，喇叭，麦克风，键盘和视频屏幕，还包括与药盒本体分别连接的音频录放模块和视频输出模块，其特征在于，所述电子药盒还包括用于与计算机进行通信的通信模块，所述通信模块与药盒本体连接。本发明通过增加通信模块，使电子药盒增加了与计算机终端通信的功能，引入了计算机对服药信息、药品库存信息的综合管理，方便了用户使用。

Description

一种电子药盒及其管理系统

技术领域

本发明涉及智能家电领域，特别是涉及一种电子药盒及其管理系统。

背景技术

电子药盒作为单独的设备，其功能比较单一，不同品牌的电子药盒不能互相兼容的，缺乏智能的管理与控制，而且价格昂贵。现有市面上的电子药盒无一例外地只带有一个时钟指示的液晶显示屏，定时设置时要在该药盒上把时钟调到几个时间点。这种方式最大的缺点就是设置定时操作很繁琐，需要按照说明书指定的流程步骤，来回进行十几次按键操作，才能设定好定时点，而且无法进行语音提示。这对电子药盒的使用者来说是个很大的困扰。

现有技术提出了通过语音录入和播放的方式来提醒用户的技术。如专利号为：200820047953.3的发明专利，提出了使用安装在盒体内的时钟电路板和语音电路板，实现定时对用户进行语音提醒服药的功能。

但是现有技术存在如下缺点：当电子药盒放不同的药物时，需要重新设置，操作比较复杂，同时也缺乏对药品的管理。因此对重复使用电子药盒带来不便。

发明内容

本发明第一个目的在于提供一种电子药盒，以解决现有技术中对重复使用电子药盒带来不便的技术问题。

本发明的第二个目的，在于提供一种用于电子药盒的管理系统，以解决现有技术中对药品管理不便的技术问题。

为了实现第一个发明目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种电子药盒，包括药盒本体，喇叭，麦克风，键盘和视频屏幕，还包括与药盒本体分别连接的音频录放模块和视频输出模块，其特征在于，所述电子药盒还包括用于与计算机进行通信的通信模块，所述通信模块与药盒本体连接。

由于电子药盒通过通信模块与计算机相连，则可以在计算机终端进行服药信息、药品库存信息的综合管理。因此只需要在使用新药的时候进行录音和定时控制，则在下一次重复使用相同的药品时，则不用重复设置，给用户带来方便。

作为一种优选方案，药盒本体采用单片机实现。

作为进一步的优选方案，通信模块包括串口转换芯片，药盒本体依次通过串口转换芯片，串口接口与计算机进行通信。

作为更进一步的优选方案：

单片机的用于串行传输数据的数据发送引脚与串口转换芯片的发送输入引脚连接，串口转换芯片的发送输出引脚与串口接口连接；

单片机的用于串行传输数据的数据接收引脚与串口转换芯片的接收输入引脚连接，串口转换芯片的接收输出引脚与串口接口连接。

作为一种优选方案，视频输出屏幕采用标准16脚接口，与药盒本体直接连接。

作为另一种优选方案，键盘与药盒本体的IO接口连接。

作为再一种优选方案，音频录放模块包括音频录放芯片，自动增益控制电容，驱动电阻，音频录入电容和振荡电阻，其连接关系为：

音频录放芯片通过自动增益控制电容接地；

音频录放芯片与喇叭连接；

音频录放芯片通过音频录入电容与麦克风连接；

音频录放芯片通过振荡电阻接地。

作为更进一步的优选方案，音频录放芯片为flash芯片，自动增益控制电容为4.7uF，所述喇叭电阻为8欧姆，所述音频录入电容为0.1uF，所述振荡电阻为80K欧姆。

为了实现第二个发明目的，采用的技术方案为：

一种用于管理电子药盒的管理系统，所管理电子药盒为权利要求1所述的电子药盒，系统包括：

数据库，用于存储数据；

业务管理模块，获取电子药盒的数据；

业务数据存取模块，用于从数据库存取电子药盒的信息数据；

人事管理模块，用于记录用户资料；

人事数据存取模块，用于从数据库存取用户资料；

药单历史模块，用于记录用户药单历史；

历史数据存取模块，用于从数据库存取药单历史；

业务管理模块通过串口模块与电子药盒通信，业务模块通过业务存取模块与数据库连接，人事管理模块通过人事数据存取模块与数据库连接，药单历史模块通过历史数据存取模块与数据库连接。

作为一种优选方案，管理系统还包括：

用于登录的系统登录模块；

用于进行数据加密备份的数据加密与备份模块；

用于进行数据同步的数据同步模块；

其连接关系为：

系统登录模块与业务管理模块，人事管理模块和药单历史模块分别连接；

数据加密与备份模块与业务数据存取模块、人事数据存取模块和历史数据存取模块分别连接；

数据加密与备份模块通过数据同步模块与数据库连接。

作为进一步的优选方案：

业务管理模块包括：

LCD显示模块，用于控制LCD显示；

消息发送模块，用于向电子药盒的通信模块发送信息；

消息接收模块，用于从电子药盒的通信模块接收信息；

查询统计模块，用于统计电子药盒信息；所述人事管理模块包括：

人事基本管理模块，用于记录用户名和密码；

权限参数设置模块，用于对不同用户分配不同的权限级别；

资料管理模块，用于管理人事资料；

所述药单历史模块包括：

历史显示模块，用于显示药单历史数据；

药单查询管理模块，用于查询管理药单数据；

打印模块，用于打印药单数据；

其连接关系为：

业务数据存取模块与LCD显示模块、消息发送模块、消息接收模块和查询统计模块分别连接；

人事数据存取模块与人事基本管理模块、权限参数设置模块和资料管理模块分别连接；

历史数据存取模块与历史显示模块、药单查询管理模块和打印模块分别连接。

本发明通过增加通信模块，使电子药盒增加了与计算机终端通信的功能，引入了计算机对服药信息、药品库存信息的综合管理，方便了用户使用。同时，本发明运用COM口传输技术，实现MCU与PC机的连接，把MCU上的数据传输到PC机上，合理地利用计算机系统的存储能力和计算能力来方便用户对要凭信息以及时间信息的存储与处理。本发明实现了软件上对药品库存的管理，增强了现今语音药盒在这方面的功能。

附图说明

图1为本发明实施例的总体硬件结构框图。

图2为本发明实施例的整体电路图。

图3为本发明实施例的音频录放电路图。

图4为本发明实施例的串口通信模块电路图。

图5为本发明实施例的液晶显示电路图。

图6为本发明的系统总体框架图，即本系统的药品管理程序由系统登录模块、系统设置模块组成，其中登录模块包括业务管理模块、人事管理模块以及要单历史模块组成。

图7为本发明的服药定时时钟函数流程图。

图8为本发明的LCD初始化函数流程图，主要设置如何初始化LCD。

图9为本发明的LCD写入字符串函数流程图。

图10为本发明的嵌入式系统主功能框架图，分为主界面、备忘录、关机、警报声音选择模式、录音设置、备忘设置参数设置、时钟设置几个部分。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对本发明进行进一步的说明。

如图1和图2所示，本实施例提供一种电子药盒，包括药盒本体以及与药盒本体分别连接的音频录放模块，视频输出模块，键盘，蜂鸣器和电源，还包括用于与计算机进行通信的通信模块，所述通信模块与药盒本体连接。

本实施例采用ATMEL单片机作为药盒本体的微处理器。

如图3所示，音频录放模块为可随录随放型，采用可以不断擦除的FLASH芯片，SD系列ISD1820，其录放时间为从8s到16分钟的一系列芯片，以FLASHRAM闪烁存储器为IC为介质，断电后语音还能保存。特点：内部没有单片机，语音的音质是高保真的，不经过数据转换，控制有两种：并口和串口控制，控制简单，可以直接用按键控制录放音。语音可以划分256段语音。其中：

音频录放芯片通过自动增益控制电容接地，音频录放芯片包括自动增益控制(AGC)电路，AGC动态调整前置增益以补偿话筒输入电平的宽幅变化，使得录制变化很大的音量(从耳语到喧嚣声)时失真都能保持最小。通常4.7uF的电容器在多数场合下可获得满意的效果；

音频录放芯片的喇叭输出管脚(SP+和SP-)与喇叭连接，可以驱动8Ω以上的喇叭。单端使用时必须在输出端和喇叭之间接耦合电容，而双端输出既不用电容又能将功率提高至4倍。SP+和SP-之间通过内部的50KΩ的电阻连接，不放音时为悬空状态；

音频录放芯片通过音频录入电容与麦克风连接，音频录放芯片的直通模式管脚(FT)允许接在MIC输入端的外部语音信号经过芯片内部的AGC电路、滤波器和喇叭驱动器而直接到达喇叭输出端。平时FT端为低，要实现直通功能，需将FT端接高电平，同时REC、PLAYE和PLAYL保持低；

音频录放芯片的VSS管脚通过振荡电阻接地，由振荡电阻的阻值决定录放音的时间。

音频录放芯片的芯片内部的模拟和数字电路使用的不同电源总线汇合连接，这样使得噪声最小。去耦电容应尽量靠近芯片。

音频录放芯片的芯片内部的模拟和数字电路的不同地线汇合连接。

具体实施中注意以下几点：

(1)录音(REC)，高电平有效。只要REC变高(不管芯片处在节电状态还是正在放音)，芯片即开始录音。录音期间，REC必须保持为高。REC变低或内存录满后，录音周期结束，芯片自动写入一个信息结束标志(EOM)，使以后的重放操作可以及时停止。然后芯片自动进入节电状态。注：REC的上升沿有84毫秒防颤，防止按键误触发。

(2)边沿触发放音(PLAYE)，此端出现上升沿时，芯片开始放音。放音持续到EOM标志或内存结束，之后芯片自动进入节电状态。开始放音后，可以释放PLAYE。

(3)电平触发放音(PLAYL)，此端从低变高时，芯片开始放音。放音持续至此端回到低电平，或遇到EOM标志，或内存结束。放音结束后芯片自动进入节电状态。

(4)录音指示(/RECLED)，处于录音状态时，此端为低，可驱动LED。此外，放音遇到EOM标志时，此端输出一个低电平脉冲。此脉冲可用来触发PLAYE，实现循环放音。

(5)话筒输入(MIC)，此端连至片内前置放大器。片内自动增益控制电路(A6C)控制前置放大器的增益。外接话筒应通过串联电容耦合到此端。耦合电容值和此端的10KΩ输入阻抗决定了芯片频带的低频截止点。

(6)话筒参考(MIC REF)，此端是前置放大器的反向输入。当以差分形式连接话筒时，可减小噪声，提高共模抑制比。

通信模块如图4所示，采用串口实现，由MAX232及外围电路组成，使用PC机上的串口传输来设定服药时间和药品数据。单片机有两个专门用与串行传输数据的引脚RXD和TXD，将它们通过电平转换的芯片之后跟PC机的COM口相连接，然后在PC终端上设计一个应用程序，单片机端写入跟该应用程序同步的接收和发送数据的程序，就可以实现通过PC终端的串口设备向单片机传输药物数据了。

图中CON4为数据线的插口意义，分别插到药盒中单片机的电源，地，和P30，P31四个口，接线容易，接好之后，通过PC端的应用程序就可实现数据的传输。

所述视频输出模块主要是由DM-162液晶显示模组来构成的。它的优点有微功耗、体积小，可显示英文，数字和符号。价格相对便宜，用在本设计中大小适合，功能足够。

所述键盘由4个按键组成，对于键盘的操作较少，因为本实施例主要体现在终端控制。4个按键中一个为功能键，当按下该键后，即进入功能选择界面；有3个用于菜单功能控制，分别是ENTER、UP、DOWN，当按下ENTER键后，会执行该菜单项目上所显示的功能或跳到该菜单项目的子菜单界面，UP和DOWN则是向上或向下移动来选择菜单的项目。另外复位键作为备用按键，在系统软件升级或硬件有出错时，可以适当的复位程序。这5个键分别接到单片机的IO口，软件运行时，先将IO口设置成带有下拉电阻的输入口，I/O初始化后由键盘扫描程序发现按下键，再调用去抖动子程序来确认，然后更具按键值来决定程序的运行。

参见图6，为本发明的控制系统设计总体框架。

具体实施中将该嵌入式系统整体功能划分为以下几个部分：

1、电子钟LCD液晶显示时间；

2、LCD液晶时间、药物数量显示和注意事项显示；

3、设定的吃药时间或备忘时间到了，有语音提示；同时也要实现在关键场合的静音提示功能；

4、COM口数据数据功能，通过COM口实现PC和单片机之间的信息传输，实现定时时间的方便设置；

5、录放音功能，可以录下一些医嘱，吃药数量及注意事项等话音，在设定时间到的时候播放出来或者作为提醒音。

参见图7，为本发明系统服药定时时钟函数流程图。

具体实施中电子钟主体程序集合采用以下函数实现：

(1)void timer0_isr(void)interrupt 1 using 1

定时器1中断函数，当秒、分、时、天、月、年参数超出范围时则实行中断处理(Interrupt 1是指定时器1中断，using 1是指使用寄存器组1)

(2)unsigned char calculate_days(void)

计算年月对应的天数。

(3)void timer(void)

基本功能函数，实现功能菜单选择，各个功能的协调与分配。

参见图8，为本发明系统的LCD初始化函数流程图。

具体实施中先将LCD初始设置为8位数据总线、双行显示、5*7点阵字符，设置完毕后开整体显示、清屏，结束初始化。

参见图9，为本发明系统的LCD写入字符串函数流程图。

具体实施中LCD液晶主要由以下控制函数集合组成：

(1)void LCD_en_com(unsigned char command)；//writecommand function

写入命令函数，通过指令编程来控制LCD的读写、屏幕和光标的操作。

(2)void LCD_en_dat(unsigned char temp)；//write datafunction

写入数据函数，写数到CGRAM或DDRAM，形式参数temp只能是一个字符。

(3)void LCD_set_xy(unsigned char x，unsigned char y)；

写入数据定位函数，形式参数x代表行数x(共有1、2可选)，形式参数y代表x行第y个字符的位置(共有0～15可选)。

(4)void LCD_write_string(unsigned char x，unsigned chary，unsigned char *s)；

写入字符串函数，形式参数x代表行数，y代表启始位置，*s是要写入的字符串。

(5)void LCD_init(void)；//lcd initize function

LCD液晶初始化函数，将LCD初始设置为8位数据总线，双行显示，5×7点阵字符。

(6)void LCD_close(void)；

LCD关闭函数，控制整体显示的关闭。

(7)void LCD_Read_BF(void)；

LCD读忙信号函数，检测当前LCD模块是否能接收命令和数据。

参见图10，为本发明的系统主功能框架图。

具体实施中将嵌入式系统信息管理模块细分为以下几点：

(1)、备忘录Memo

“Time[×]：××:××:00”显示设定好的警报时间；

“MedA：×p MedB：×p”显示设定好的药片类型、数量；

按上、下翻键可以浏览已设定好的3个警报时间和吃药的类型、片数，期间按确定键则返回。

(2)、关机Close

“Close”选项：按下确定键则关机，关LCD显示屏，并屏蔽所有按键，当长按下翻键超过3秒时，系统开机，回到主界面；

“Return”选项：按下确定键则返回主界面。

(3)、警报声音选择模式Alerm type

“Silent mode”选项：安静模式，按下确定键则选定该模式；

“Tone mode”选项：录音播放模式；

“Buzzer mode”选项：蜂鸣模式；

“Buzzer&tone mode”选项：蜂鸣并录音播放；

“Return”选项：按下确定键则返回主界面。

(4)、录音设置Tone setting

“Record”选项：录音模式，按下确定键则开始录音，LED灯亮，录音时间八秒，录音时间到LED灯灭；

“Replay”选项：放音模式，按下确定键则开始播放录音；

“Return”选项：按下确定键则返回主界面。

(5)、备忘录参数设置Memo’s setting

“Time[×]：××:××:00”设定警报时间；

“MedA：×p MedB：×p”设定服用两种药片的数量；

当LCD光标闪烁时，对应参数按上翻键增加、按下翻键减小，按确定键则逐步选择参数；

长按上翻键则快速增加，长按下翻键则快速减小。

(6)、时钟设置Clock setting

“Time is：××:××:××”设置当前时间；

“Date is：××:××:××”设置当前日期；

具体实施过程中主要分为以下几点：

1、该智能交互系统的主要功能是向电子语音药盒传输用户设定的电子药盒定时时间，使用药物类别、用量以及电子语音药盒的系统时间，这就需要涉及到PC上位机与单片机下位机的通讯协议问题。本模块运用MS VC++中自备的串口通讯控件：MSCOMM控件，并通过控制其中的几个常用函数来实现数据通讯。

2、本发明设计了一个药物信息管理应用系统，使系统满足以下功能和需求：

(1)、录入功能：录入用户人员信息、药物类别及药品等基本信息；

(2)、查询功能：按药名查询、按日期查询有关药物设置信息，能对关键字进行模糊查找，并对查询结果能进行预览；

(3)、统计功能：按药物类别统计、按日期统计，对统计结果能进行动态预览

(4)、用户管理、权限设置等；

(5)、系统功能包括：

A.药物类别管理：添加、修改、删除；

B.药物信息管理：添加、修改、删除；

C.服药历史记录管理：记录按权限、日期查看；

D.订阅查询：药名、药品类别查询详细情况，并动态预览列表结果。

3、以下为本发明控制中心交互系统的数据项表、数据流表以及数据流图。

表1 数据项表

表2 数据流表

电子药盒交互系统，主要为药品类别、药品信息、用户信息、设置等几个部分。

本系统各主要模块，其中登陆模块IPO，要求输入用户姓名及员工密码，再判别用户信息是否正确；管理功能IPO，要求添加结点信息及对它的修改；查询功能模块IPO，用于查询用户信息；药单历史导出模块IPO，包括读取查询结果、建立空白表单、根据结果填写表单。

具体实施中本系统数据库物理设计通过以下方式建立：

1、索引的选择和建立

由于系统可能要涉及大量数据的操作，所以索引的建立就成为一种必需。本系统采用B+树索引方法，分别在Users、MedTakingTime、ProType和MedTimeSet各个表的主键上建立索引。

Claims

1.一种电子药盒，包括药盒本体，喇叭，麦克风，键盘和视频屏幕，还包括与药盒本体分别连接的音频录放模块和视频输出模块，其特征在于，所述电子药盒还包括用于与计算机进行通信的通信模块，所述通信模块与药盒本体连接，所述通信模块包括串口转换芯片，药盒本体依次通过串口转换芯片，串口接口与计算机进行通信，单片机的用于串行传输数据的数据发送引脚与串口转换芯片的发送输入引脚连接，串口转换芯片的发送输出引脚与串口接口连接；单片机的用于串行传输数据的数据接收引脚与串口转换芯片的接收输入引脚连接，串口转换芯片的接收输出引脚与串口接口连接，所述视频输出模块采用标准16脚接口，所述视频输出屏幕为LCD液晶，药盒本体通过视频输出模块输出视频信号到LCD液晶，所述键盘与药盒本体的IO接口连接，所述音频录放模块包括音频录放芯片，自动增益控制电容，驱动电阻，音频录入电容和振荡电阻，其连接关系为：音频录放芯片通过自动增益控制电容接地；音频录放芯片与喇叭连接；音频录放芯片通过音频录入电容与麦克风连接；音频录放芯片通过振荡电阻接地，所述音频录放芯片为flash芯片，自动增益控制电容为4.7uF，所述喇叭电阻为8欧姆，所述音频录入电容为0.1uF，所述振荡电阻为80K欧姆。

2.一种用于管理电子药盒的管理系统，所管理电子药盒为权利要求1所述的电子药盒，其特征在于，所述系统包括：数据库，用于存储数据；业务管理模块，获取电子药盒的数据；业务数据存取模块，用于从数据库存取电子药盒的信息数据；人事管理模块，用于记录用户资料；人事数据存取模块，用于从数据库存取用户资料；药单历史模块，用于记录用户药单历史；历史数据存取模块，用于从数据库存取药单历史；业务管理模块通过串口模块与电子药盒通信，业务模块通过业务存取模块与数据库连接，人事管理模块通过人事数据存取模块与数据库连接，药单历史模块通过历史数据存取模块与数据库连接，

所述系统还包括：用于登录的系统登录模块；用于进行数据加密备份的数据加密与备份模块；用于进行数据同步的数据同步模块；其连接关系为：系统登录模块与业务管理模块，人事管理模块和药单历史模块分别连接；数据加密与备份模块与业务数据存取模块、人事数据存取模块和历史数据存取模块分别连接；数据加密与备份模块通过数据同步模块与数据库连接，

其中所述业务管理模块包括：LCD显示模块，用于控制LCD显示；消息发送模块，用于向电子药盒的通信模块发送信息；消息接收模块，用于从电子药盒的通信模块接收信息；查询统计模块，用于统计电子药盒信息；所述人事管理模块包括：人事基本管理模块，用于记录用户名和密码；权限参数设置模块，用于对不同用户分配不同的权限级别；资料管理模块，用于管理人事资料；所述药单历史模块包括：历史显示模块，用于显示药单历史数据；药单查询管理模块，用于查询管理药单数据；打印模块，用于打印药单数据；其连接关系为：业务数据存取模块与LCD显示模块、消息发送模块、消息接收模块和查询统计模块分别连接；人事数据存取模块与人事基本管理模块、权限参数设置模块和资料管理模块分别连接；历史数据存取模块与历史显示模块、药单查询管理模块和打印模块分别连接。