CN107961161A - 中药智能煎制装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种中药智能煎制装置及方法，采用单片机作为系统的处理器，通过触摸式液晶屏实现人机交互，设置煎制模式、时间、流程等；处理器根据设定的参数，通过控制加热单元实现加热主煎罐中的中药；本发明对常见的中药煎制流程设计了固定的煎制模式供用户选择；如果用户需要的煎制流程符合系统提供的固定流程，则可以直接选择该模式进行煎制，如果系统提供的模式没有符合用户需求的，用户可以在流程设定页面设定用户自定义流程。本发明能够自动煎制中药，对先煎药和后煎药进行分开处理，火候可以进行自动根据设定调整，使中药煎制过程规范化、自动化，节约人工；可以使用在需要煎制中药的普通家庭，也可用在医院、药房等场所。
Description
技术领域
本发明涉及一种中药智能煎制装置及方法。
背景技术
中药(TCM-Traditional Chinese Medicine即“传统中医”或“传统中医药”)是指以中医药理论为指导，有着独特的理论体系和应用形式，用于预防和治疗疾病并具有康复与保健作用的天然药物及其加工代用品，主要包括植物药、动物药、矿物药。中药的煎制过程和方法直接影响着药物的疗效。中药煎制过程中，根据药物的不同，有的需要先煎，有的需要后煎，有的需要文火，有的需要武火。病人煎制中药的过程非常耗时耗力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提出一种中药智能煎制装置及方法，能够自动煎制中药，对先煎药和后煎药进行分开处理，火候可以进行自动根据设定调整，使中药煎制过程规范化、自动化，节约人工。
本发明所采用的技术方案为：一种中药智能煎制装置，包括
装置支架，用于安装电路板、主药罐、临时储药罐、液晶屏，在系统中起固定支撑作用；
控制板，控制板上集成了CPU、实时时钟、触摸屏接口、蜂鸣器、FLASH、继电器接口，用于按用户设定的流程要求自动控制煎制中药；
触摸屏，用户通过触摸屏设置系统参数；
主药罐，为加热药罐；中药浸泡物加入主药罐后，通过主药罐中的金属加热衬底煎制中药；
临时储药罐，用于临时储存分开煎制好的中药；
微型泵，在需要分开煎制中药的过程中，微型泵把先期煎制好的药液抽取至临时储药罐；
导药管，药液从主要罐至临时储药罐的通道；
金属加热衬底，金属加热衬底安置在主药罐中。
进一步的说，本发明所述的临时储药罐中没有加热衬底，无加热功能。
再进一步的说，本发明所述的控制板包括，
CPU模块，采用单片机；
蜂鸣器，蜂鸣器用于通过声音提示用户；
实时时钟模块，液晶屏上显示的年、月、日、时、分、秒由实时时钟模块提供；
FLASH模块，FALSH模块用于存放系统各项参数、系统定义煎药流程以及用户自定义煎药流程；
串并转换接口，用于彩色触摸屏与单片机的连接；
继电器组1，继电器组1包含3个继电器，分别控制主药罐中的3个加热单元，实现火候的控制，3个继电器分别通过单片机的3个输入输出I/O控制；
继电器2，继电器2用于控制微型泵，通过微型泵把主药罐中煎制的药液从主药罐抽取至临时储药罐，继电器通过一个单片机的输入输出I/O控制；
指示灯，指示灯为一只红色发光二级管，用于提示用户系统处于得电状态；
单片机最小系统电路，包括电源电路、晶振电路、复位电路三部分。
一种中药智能煎制方法，包括以下两种流程：
A、在放入待煎药后设置煎药时间和蜂鸣器工作时长后，全程采用小火、中火或大火煎制中药，煎制完毕后蜂鸣器响起，提示用户煎药完毕；
B、在主药罐放入先煎药，并设定各个环节的延时时间，然后开始煎制先煎药，煎制完毕后启动声音提示，并把先煎药药汁通过微型泵抽取至临时储药罐；接着取出先煎药药渣，放入后煎药，开始煎制后煎药；后煎药煎制完毕后蜂鸣器响，提示用户整个煎药流程结束。
本发明采用AT89S52单片机作为系统的处理器，通过触摸式液晶屏实现人机交互，设置煎制模式、时间、流程等。处理器根据设定的参数，通过控制加热单元实现加热主煎罐中的中药。由于中药的种类繁多，有的药方可以把所有的药材放入一起进行煎制；有的药材由于煎制时间不能过长，需要和其它药材分开煎制，一般可以先把短时煎制的药材进形短时间煎制后取出药汁和药渣后，把剩余的其它药材放一起进行煎制。对于后一种情况，在放入先煎制药后，进行煎制，煎制完毕通过微型泵把煎制好的中药抽取至临时储药罐，取出先煎药药渣，并放入后煎药，进行后煎药的煎制，等后煎药煎制完成后，病人可以取出主药罐中的药和临时储药罐中的药，进行混合后服用。系统对常见的中药煎制流程设计了固定的煎制模式供用户选择。如果用户需要的煎制流程符合系统提供的固定流程，则可以直接选择该模式进行煎制，如果系统提供的模式没有符合用户需求的，用户可以在流程设定页面设定用户自定义流程。中药煎制的不同节点系统采用蜂鸣器发出不同的声音提示用户。
本发明的有益效果是：
(1)自动煎制中药，节约人力；
(2)使同一种中药煎制标准化，剔除因为人为原因造成中药煎糊等；
(3)先煎药、后煎药(或短时间制药、长时煎制药)分开自动处理处理，满足不同药方的煎制需求；
(4)市场前景好。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的装置结构示意图；
图2是本发明控制单元原理框图；
图3是本发明固定流程1煎药流程图；
图4是本发明固定流程4煎药流程图；
图5是用户自定义流程编码的解码流程图；
图中：1—装置支架；2—控制板；3—触摸屏；4—指示灯；5—主药罐；6--临时储药罐；7—主药罐盖；8—临时储药罐盖；9—微型泵；10、11—导药管；12—金属加热衬底；13—电源开关；14—电源插头。
具体实施方式
现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
一种中药智能煎制装置，主要包括药罐和控制单元两部分。其中药罐部分包括主药罐(加热罐)和临时储药罐(不加热)；控制单元包括CPU模块、液晶模块、蜂鸣器模块、FLASH模块、加热模块、微型泵模块、实时时钟模块以及单片机最小系统(电源、晶振、复位)等部分。图1为中药煎制装置的外观示意图，图2为控制单元方案图。
主要技术指标：
电压：系统供电电压AC220V(CPU等通过电压转换芯片供电)。
工作环境温度：-10℃～60℃。
人机接口：带触摸功能的液晶屏。
功能：除提供固定煎药模式外，用户可根据实际需求自定义煎药流程。
其它：带蜂鸣器提示功能。
中药煎制装置外观示意图请参考图1，以下为对图1的详细说明。
(1)装置支架。装置支架用于安装电路板、主药罐、临时储药罐、液晶屏等，在系统中起固定支撑作用。
(2)控制板。控制板上集成了CPU、实时时钟、触摸屏接口、蜂鸣器、FLASH、继电器接口等，在系统中起着“大脑”的作用，用于按用户设定的流程要求自动控制煎制中药。
(3)触摸屏。触摸屏为系统最主要的人机交互方式。用户通过触摸屏设置系统参数，如：模式、流程步骤后的延时时间、实时时钟参数(年、月、日、时、分、秒)等。用户自定义流程及参数也需通过触摸屏设置。
(4)指示灯。该指示灯用于指示系统电源是否打开。
(5)主药罐。主药罐为加热药罐。中药浸泡物加入主药罐后，通过主药罐中的金属加热衬底煎制中药。
(6)临时储药罐。临时储药罐用于临时储存分开煎制好的中药。分开煎制的重要煎好后，药液通过微型泵抽入临时储药罐。临时储药罐中没有加热衬底，无加热功能。
(7)微型泵。在需要分开煎制中药的过程中，微型泵负责把先期煎制好的药液抽取至临时储药罐。
(8)导药管。导药管为药液从主要罐至临时储药罐的通道。
(9)金属加热衬底。金属加热衬底安置在主药罐中，为煎制中药唯一的加热部件。
(10)电源开关。用于打开和关闭电源(AC220)，打开电源后，电源指示灯亮。
(11)电源插头。此插头插接在AC220电源上。
控制单元方案图请参考图2，以下为对图2的详细说明。
(1)CPU模块。CPU模块采用ATMEL公司出品的AT89S52单片机(双列直插、40引脚)，注：该CPU可用与此CPU相兼容的51系列单片机替代。
(2)蜂鸣器。蜂鸣器用于通过声音提示用户。中间的某一步骤完成后，如先期煎制的中药，发出“滴-滴-滴-”短而急促的提示音，整个中药煎制流程完成后发出“滴-----滴------滴-------”长而响亮的提示音。系统采用直流蜂鸣器实现其功能。
(3)实时时钟模块。液晶屏上显示的年、月、日、时、分、秒由实时时钟模块提供。系统采用一片DS1302芯片实现相应的功能。
(4)FLASH模块。FALSH模块用于存放系统各项参数、系统定义煎药流程以及用户自定义煎药流程等。系统采用了一片AT24C32(4K字节)，单片机与AT24C32之间使用IIC接口实现数据的存储和读取。FALSH的分配如表1所示。
表1 FALSH分配情况表
注：每一套用户自定义煎药流程占用00H～EFFH之间的40字节，从地址100H开始按顺序排列，如：用户设定自定义流程时，选择自定义流程1，那么用户设定的流程所有数据将保存在100H～127H的存储单元中，依次类推。关于自定义流程的40字节数据结构将在后续的软件部分说明中阐述。
(5)串并转换接口。该接口主要实现彩色触摸屏与单片机的连接。本发明中使用的彩色触摸屏是串行通讯接口，系统使用单片机并口通过串并转换芯片实现了单片机与触摸屏之间的串-并转换通讯，单片机使用了一组I/O口(8位)与转换芯片连接。系统没有直接使用单片机自带的串行通讯口，单片机自带的串行口留做将来升级使用(如：为系统增加蓝牙功能，用户通过手机就可以控制煎药系统)。
(6)继电器组1。继电器组1包含3个继电器，分别控制主药罐中的3个加热单元，实现火候的控制(大火、中火、小火)，3个继电器分别通过单片机的3个输入输出I/O控制。
(7)继电器2。继电器2用于控制微型泵，通过微型泵可以把主药罐中煎制的药液从主药罐抽取至临时储药罐，该继电器通过一个单片机的输入输出I/O控制。
(8)指示灯。指示灯为一只红色发光二级管，用于提示用户系统处于得电状态。
(9)单片机最小系统电路。该部分电路包括电源电路、晶振电路、复位电路三部分，为单片机正常工作的必要电路，设计较为简单，可以参考AT89S52数据手册。
软件部分说明
本发明软件部分主要完成系统初始化、参数设定、用户自定义流程设定、显示屏触控键接收及显示、数据存储与读取、按煎药流程煎制中药等。系统可以按系统固定煎药流程或用户自定义流程煎药，后续将对这两种煎药流程的软件工作过程分别进行阐述。系统工作的时候，按照固定的动作流程编码执行相应的工作，整套流程被分解成了一个个的分步动作。表2为每个分步动作的编码。
表2分步动作编码
| 序号 | 分步动作 | 编码 |
| 1 | 小火煎制 | F1H |
| 2 | 中火煎制 | F2H |
| 3 | 大火煎制 | F3H |
| 4 | 启动微型泵 | E1H |
| 5 | 蜂鸣器提示(急促音) | B1H |
| 6 | 蜂鸣器提示(长音) | B2H |
(1)系统固定煎药流程
系统固定煎药没有把煎制步骤转换为分步编码，而是直接在固定程序中实现相应的流程。系统为用户提供了4套固定煎药流程(固定流程1、固定流程2、固定流程3、固定流程4)，固定流程1、固定流程2、固定流程3都没有采用微型泵，分别使用小火、中火、大火煎制作中药。固定流程4按分步煎药，先煎药后煎药全程采用大火煎制。如果4套固定流程不能满足用户需求，用户可以自己定义工作流程。固定流程煎药模式用户不能改变流程动作，对每一种固定煎药流程，用户只能改变系统设定的分动作执行后的延时时间。每一分动作延时时间可以设置的范围为0-255分钟。.以下对固定流程1和固定流程4的工作步骤进行说明，工作流程2和工作流程3的工作步骤可以参考固定流程1的说明。
固定流程1：该流程在放入待煎药后设置煎药时间和蜂鸣器工作时长后，全程采用小火煎制中药，煎制完毕后蜂鸣器响起(长音)，提示用户煎药完毕，具体过程参见图3。
固定流程4：该流程首先在主药罐放入先煎药(注：此发明中把需要分开煎制，一般煎制时间不长的药称为先煎药)，并设定固定流程4中各个环节的延时时间，然后开始煎制先煎药，煎制完毕后启动声音提示(急促)，并把先煎药药汁通过微型泵抽取至临时储药罐，接着取出先煎药药渣，放入后煎药，开始煎制后煎药，后煎药煎制完毕后蜂鸣器响(长音)，提示用户整个煎药流程结束，用户分别取出先煎药和后煎药的药汁，混合后即可服用，具体流程参见图4。
(2)用户自定义煎药流程
每个用户自定义煎药流程按照表2的分步动作编码以及延时时间进行定义，占40字节。以下以用户自定义流程1(在FLASH中的存储地址为100H～127H)为例，说明40字节数据的具体定义(见表3)，其它自定义流程的40字节数据结构和表3类似(地址不同)。
表3 40字节数据定义表(自定义流程1)
按照表3的结构，每套自定义流程都是以DCH、CDH开始，以EDH结束。每套流程开始第三字节存储整套动作流程分步动作的步数，剩余的36字节依次存储分步动作以及对应分步动作的延时，每套流程最多设置18个分步动作，基本能够满足各类中药的煎制流程设置。如果实际分步动作数少于18，系统将自动对未定义的分步动作的存储单元将以“FFH”填充。
以下是一套具体的煎药流程说明。
先煎药大火煎制20分钟→药汁抽取至临时储药罐(3分钟)→蜂鸣器提示1分钟(急促音)→后煎药大火煎制30分钟→后煎药中火火煎制1.5小时→后煎药小火煎制1小时→蜂鸣器提示2分钟(长音)。
从以上煎药流程可以看出此煎药流程包括7个分步动作(用户定义完成后系统自动能统计出分步动作的步数)，假设此流程存储在用户自定义流程1中，则40字节数据具体值如表4所示。
表4某煎药流程具体的40字节数据
用户自定义流程工作的时候，软件将对用户设置的自动流程编码进行解码，以确定整个流程的具体执行过程。图5为软件对用户自定义流程的编码的解码流程。
以上说明书中描述的只是本发明的具体实施方式，各种举例说明不对本发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离本发明的实质和范围。
Claims (4)
1.一种中药智能煎制装置，其特征在于：包括
装置支架，用于安装电路板、主药罐、临时储药罐、液晶屏，在系统中起固定支撑作用；
控制板，控制板上集成了CPU、实时时钟、触摸屏接口、蜂鸣器、FLASH、继电器接口，用于按用户设定的流程要求自动控制煎制中药；
触摸屏，用户通过触摸屏设置系统参数；
主药罐，为加热药罐；中药浸泡物加入主药罐后，通过主药罐中的金属加热衬底煎制中药；
临时储药罐，用于临时储存分开煎制好的中药；
微型泵，在需要分开煎制中药的过程中，微型泵把先期煎制好的药液抽取至临时储药罐；
导药管，药液从主要罐至临时储药罐的通道；
金属加热衬底，金属加热衬底安置在主药罐中。
2.如权利要求1所述的一种中药智能煎制装置，其特征在于：所述的临时储药罐中没有加热衬底，无加热功能。
3.如权利要求1所述的一种中药智能煎制装置，其特征在于：所述的控制板包括，
CPU模块，采用单片机；
蜂鸣器，蜂鸣器用于通过声音提示用户；
实时时钟模块，液晶屏上显示的年、月、日、时、分、秒由实时时钟模块提供；
FLASH模块，FALSH模块用于存放系统各项参数、系统定义煎药流程以及用户自定义煎药流程；
串并转换接口，用于彩色触摸屏与单片机的连接；
继电器组1，继电器组1包含3个继电器，分别控制主药罐中的3个加热单元，实现火候的控制，3个继电器分别通过单片机的3个输入输出I/O控制；
继电器2，继电器2用于控制微型泵，通过微型泵把主药罐中煎制的药液从主药罐抽取至临时储药罐，继电器通过一个单片机的输入输出I/O控制；
指示灯，指示灯为一只红色发光二级管，用于提示用户系统处于得电状态；
单片机最小系统电路，包括电源电路、晶振电路、复位电路三部分。
4.一种中药智能煎制方法，其特征在于包括以下两种流程：
A、在放入待煎药后设置煎药时间和蜂鸣器工作时长后，全程采用小火、中火或大火煎制中药，煎制完毕后蜂鸣器响起，提示用户煎药完毕；
B、在主药罐放入先煎药，并设定各个环节的延时时间，然后开始煎制先煎药，煎制完毕后启动声音提示，并把先煎药药汁通过微型泵抽取至临时储药罐；接着取出先煎药药渣，放入后煎药，开始煎制后煎药；后煎药煎制完毕后蜂鸣器响，提示用户整个煎药流程结束。
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