CN109568129A - 一种基于wifi和app交互的智能药盒 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于WIFI和APP交互的智能药盒设计包括系统外设，系统硬件电路部分，所述系统外设包括按键、显示屏、锁体、蜂鸣器、WIFI芯片、服务器、APP界面。所述系统硬件电路部分，包括控制单元、WIFI模块以及电管模块。WIFI通过服务器与APP之间实现数据交互，APP端实现账户管理、药物管理，药盒设置、添加留言的功能。药盒端具备定时服药提醒、消息同步、安全锁、制定服药计划的功能。

Description

一种基于WIFI和APP交互的智能药盒
技术领域
本发明属于智能药盒技术领域，具体为一种基于WIFI和APP交互的智能药盒。
背景技术
健康问题是伴随着每一个家庭的，随着生活质量的改善，越来越多的家庭逐渐重视健康问题，关心每一个家庭成员的身体健康状况。在日常的生活中，总有一些外部因素影响着人们的身体，比如天气转凉、饮食不卫生等原因，从而引起感冒、发烧、腹泻等常见病况。所以，大部分家庭都会贮备一些居家常用药，以备不时之需。如何能更好的将药物分类、整理在一起呢，部分家庭选择购买一个医药盒，并将药物全部放入其中，然而这么做是存在隐患的。比如，一段时间后人们是否还记得药箱中有哪些药物，过期的药物是否能及时提醒清理。同时，有些家庭中有较小年龄的孩子时，还存在一定的安全隐患。因为，我们知道，小孩子的好奇心比较重，对于药箱中的药物，十分容易出现误食的医药事件。
目前，中国社会正在步入老龄化阶段，这不仅是中国的趋势，更是全球的人口老龄化的趋势。在国内，每年老人的数量逐渐增多，中国人口的老龄化速度远大于世界的平均水平。根据中国老龄工作委员会的预测，未来中国的老年人将超过4亿。同时，现阶段下的中国社会，普遍存在着空巢老人的社会现象。我们知道，通常老年人身体的免疫力相比于青年人是要低很多的，更容易引起细菌、病毒的感染，从而引起身体的不适。同时，随着身体器官性能的衰退，也伴随着疾病的发生，比如常见的高血压、心脏病、风湿关节炎。面对老年人健忘或需要长期服药的情况，所以对于老年人这个特殊的群体，他们的健康问题更需要引起高度的重视和关注。
目前，大多数关于智能药盒的设计，在功能上都比较单一，没有过多的考虑用户的实际使用场景。同时，智能药盒的软硬件设计方面也没能考虑到药盒的升级与维护，为优化药盒的功能留下了隐患。
缺点1：智能药盒的设计以STM32F103xx系列芯片为核心控制器，加入按键、显示屏实现界面的交互，蜂鸣器用于报警，DS1302提供时间基准。为了具有远程提醒的功能，可选择GMS通讯模块。STM32F103xx是一款32位的Cortex-M3的微控制器，具有多款不同容量的存储器，可以满足不同层次代码量的需求。该系列芯片拥有丰富的外设资源，多达7个定时器，主频72M，可以快速响应各种外设的请求。整体来说，该系列芯片是满足智能药盒的功能实现的，但是该芯片不具有通讯功能，需要额外添加通讯模块，间接的增加了硬件的成本。该方案通过常用的五轴按键（即上、下、左、右、确认五键）和显示屏的交互来设置参数，比如，定时提醒设置，可以设置不同日期，设置多个不同时间点等参数；添加联系方式，该方式是用于对方接收短信通知的联系方式。当添加多个这样的参数设置时，这些按键操作方式会显得十分的繁琐，也不利于添加、修改、删除这些参数的管理。同时，该方案远程端也不能获取更多关于药盒的信息，仅知道当前的服药状态。
缺点2：智能药盒的设计以NRF52xx系列芯片为核心控制器，是32位Cortex-M4架构的处理器，搭载大容量的flash和ram，应用在IEEE 802.15.4标准下的蓝牙协议。利用手机上的蓝牙功能，配合app即可实现数据的双向交互。手机端的输入方式是十分便利的，在手机端设置好参数后，利用蓝牙功能就可以将数据传输给药盒，这样的方式极大的改善方案一中界面交互困难的情况。为了实现远程功能，通过手机4G网络可以将数据上传至服务器，其他手机只要通过该服务器，就可以了解到更多关于药盒的参数信息。在该方案中，不足之处在于药盒的蓝牙要和手机的蓝牙保持通讯，一旦手机关闭蓝牙，那么服务的数据将不再更新，远程功能就会失效。为了保证数据的不断更新，需要使蓝牙处于开启状态，增大药盒上蓝牙的功耗，也增加了手机的功耗与使用。同时，该方案对手机的依赖性较大。
发明内容
本发明的目的正是为了解决上述背景技术中提出的缺陷，提供一种基于基于WIFI和APP的智能药盒。一是将药盒的药物名称、有效日期、时间、服药计划等信息显示在屏幕上，并该信息同步到app中，帮助人们更加便捷的了解药盒中药物的信息，以便更及时的补充药物或更换过期药物；二是可以为需要服药的患者，尤其是健忘的老人，设置服药时间表，提醒患者能准时的服用药物；三是为有儿童的家庭添加安全锁的功能，打开安全锁的功能后，再也不用担心家中的小孩，误打开药盒的情况；四是为药盒添加留言，如在外工作的子女，可以为家中的父母添加留言，提醒父母保重身体，按时吃药等，同时医生也可以给出服药注意事项或治疗建议等留言。
本发明提供了一种基于WIFI和APP交互的智能药盒，包括WIFI芯片,APP, 服务器,显示屏, 锁体,按键,蜂鸣器,所述WIFI芯片连接显示屏、锁体、按键、蜂鸣器，所述WIFI芯片通过服务器与APP进行数据交互。
所述WIFI芯片主控制器为ESP8266；所述显示屏为OLED屏；所述WIFI芯片通过服务器与APP利用socket的网络编程进行数据交互。
一种基于WIFI和APP交互的智能药盒的电源系统包括：电池BATTERY、直流电源VCC、可调电容C1、电容C2、稳压芯片U1、可调电容C3、电容C4、直流电源VCC。
所述电池BATTERY的VCC输出端1连接直流电源VCC和可调电容C1正极，所述电池BATTERY的GND输出端2接地连接，所述可调电容C1负极连接电容C2负极后构成接地连接，所述电容C2正极连接可调电容C1正极和稳压芯片U1的IN输出端3，所述稳压芯片U1的GND输出端1接地连接, 所述稳压芯片U1的OUT输出端2连接可调电容C3的正极，所述可调电容C3负极连接电容C4负极后构成接地连接，所述可调电容C3连接电容C4正极,所述电容C4正极连接直流电源VCC输出端。
一种基于WIFI和APP交互的智能药盒的控制器电路包括直流电源VCC，WIFI芯片，P2, P3,电阻R1,电阻R2,所述直流电源VCC的输出端连接WIFI芯片的RESET输出端1和电阻R1的第一脚和WIFI芯片的VCC输出端8，所述电阻R1的第二脚连接WIFI芯片的CH-PD输出端3，所述WIFI芯片的GPIO16输出端4连接UP, 所述WIFI芯片的GPIO14输出端4连接DOWN, 所述WIFI芯片的GPIO14输出端5连接DOWN, 所述WIFI芯片的GPIO12输出端6连接LEFT, 所述WIFI芯片的GPIO13输出端7连接RIGHT, 所述WIFI芯片的TXD输出端22连接P2输入端1, 所述WIFI芯片的RXD输出端21连接P2输入端2, 所述WIFI芯片的GPIO5输出端20连接SCL, 所述WIFI芯片的GPIO4输出端19连接SDA, 所述WIFI芯片的GPIO0输出端18连接P3输入端1,所述WIFI芯片的GPIO15输出端16电阻R2的第一脚, 所述WIFI芯片的GND输出端15接地连接,所述电阻R2的第二脚与P3输入端2构成接地连接，所述WIFI芯片的CSO输出端9连接SET,所述WIFI芯片的GPIO9输出端11连接SIGNAL, 所述WIFI芯片的GPIO10输出端12连接L0CKCTL, 所述WIFI芯片的SCLK输出端14连接IIC CTL。
一种基于WIFI和APP交互的智能药盒的外设电路包括直流电源VCC 、直流电源VCC、N2、N1、OLED U3、LOCK U4,开关K1, 开关K2, 开关K3, 开关K4, 开关K5,直流电源VCC5V输出端连接NMOS N2的输出端3，NMOS N2的输出端2连接IIC CTL，NMOS N2的输出端1连接OLED U3的VCC输出端1，OLED U3的GNG输出端2连接GND，OLED U3的SCL输出端3连接SCL，OLED U3的SDA输出端4连接SDA，直流电源VCC5V的输出端连接NMOS N1输出端3，NMOSN1输出端2连接L0CK CTL，NMOS N1输出端1连接LOCK U4的VCC输出端1，LOCK U4的GND输出端2连接GND，LOCK U4的SIGNAL输出端3连接SIGNAL，所述开关K1第一端连接UP, 所述开关K2第一端连接DOWN, 所述开关K3第一端连接LEFT, 所述开关K4第一端连接RIGHT, 所述开关K5第一端连接SET, 所述开关K1第二端与所述开关K2第二端、所述开关K3第二端、所述开关K4第二端、所述开关K5第二端构成接地连接。
所述直流电源VCC为5V、所述可调电容C1为22UF、所述电容C2为100NF、所述稳压芯片U1为线性稳压芯片LM系列的3.3V稳压芯片、所述可调电容C3为10UF、所述电容C4为100NF、所述直流电源VCC为3.3V；所述直流电源VCC为5V电阻R2为21K欧；直流电源VCC为5V、直流电源VCC为5V、N2为NMOS管、N1为NMOS管。
本发明提出基于WIFI和APP交互的智能药盒设计方案。本方案以esp8266为主控制器，使用按键、显示屏、锁体、蜂鸣器等器件。该芯片是一款3.3V直流电压、功耗低、丢包率低、性价比高的芯片。电压低使得药盒本身不会发生触电危险；功耗低的特性有利于药盒更持久的运行；丢包率低使得数据传输变得更加稳定；该芯片与其他wifi芯片相比具有价格上的优势，同时还具有出色的处理性能。在性能上，主频160M，拥有超大容量的flash和ram，满足智能药盒设计上的需求。在数据上传服务器的实现中，该方案并不需要将数据先传至手机，再通过手机传至服务器，而采用连接无线网络，通过网络上传至服务器，避免了对于手机依赖性过高的问题。该方案也不需要时刻连接网络，只要在每次数据变化时，及时更新，其他时间处于睡眠状态，极大的降低了系统的功耗。同时该芯片具有远程在线更新固件的功能，为后期完善、扩展、升级智能药盒的功能提供了极大的便利之处。
为了使WIFI芯片获得稳定的电压来源，采用了线性稳压芯片LM系列的3.3V稳压芯片，该芯片拥有极其稳定的电压输出，压降损耗小，减小功耗。同时，为了使整个系统的功耗降到最低，在显示屏和锁的电压供电处，添加了NMOS管。通过控制wifi芯片IIC_CTL或LOCK_CTL引脚电平的高低，即可实现电压的导通与关闭，进而控制显示屏的亮灭和锁的开关。同时mos管与bjt管相比，导通阻抗小、输入阻抗大、噪声系数小、响应速度快等特点，选择nmos管能更近一步降低系统功耗。
系统上电后，芯片开始运行，先初始化射频参数，再初始化系统外设模块的参数，初始化各个任务事件的状态标志位。之后进入主循环，为了降低系统运行的功耗，此时的循环并不是一直在循环，而是定时循环，即系统隔一段时间循环一次。在定时循环中，若此时有任务事件的状态发生变化，则进行处理，包括锁体、显示屏、上传数据等对实时性要求不高的事件；若此时没有事件，则系统进入定时休眠，等待时间到后，再次进入定时循环中。而按键触发、接受服务器数据等事件对系统的实时性要求高，采用外部事件唤醒的机制，使系统立即进入循环状态，因为当服务器发送数据给药盒时，若药盒不能及时接受，将会发生丢包的情况。
一种基于wifi和app的智能药盒，其功能是：
(1).wifi发送药物数据到app或者app发送设置数据给wifi，两者之间的数据交互是通过服务器实现的。利用socket的网络编程即可实现连接服务器，连接成功后，就可以实现wifi和app的通讯；
(2). app端实现账户管理、药物管理，药盒设置、添加留言的功能。账户管理功能用于添加、删除普通用户。比如，医生的app如何能给药盒添加留言呢，首先需要通过该药盒的账户管理，允许该app给药盒添加留言的权限。当不需要医生的建议时，可以通过删除来禁止该app的留言。药物管理功能用于添加、删除药物。当向药盒添加或移除药物时，可在此处编辑添加或删除的信息，同时该界面下还需要显示药物的名称和日期等信息。药盒设置功能用于为wifi芯片配置常用网络，比如居家的网络、手机的热点。开启安全锁模式，以及添加常用的服药计划表，删除一些不要的服药计划；
(3)药盒端具备定时服药提醒、消息同步、安全锁、制定服药计划的功能。当设置的服药时间到时，药盒的蜂鸣器就会报警提醒；若未在规定的时间内服药，将会向app发送一条未服药信息，以便相关人员采取更多的措施。消息同步功能保证药盒和app之间的信息一致，通过请求与响应的机制实现信息同步。主要同步药物信息、服药计划表、锁状态、网络状态等。对于部分不需要药盒和app一起使用的用户，可以通过药盒上的按键设置服药计划表，一样可以实现药盒的定时服药提醒。通过药盒上的按键切换，可在显示屏上看到药物信息、时间、来自app的留言等信息。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的具体实施方式一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1是本发明系统功能框图。
图2是本发明socket连接过程框图。
图3是本发明电源和主控制器示意图。
图4是本发明系统外设电路图。
图5是本发明软件流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1、图2、图3、图4和图5，本发明提供一种技术方案：一种基于WIFI和APP交互的智能药盒，包括WIFI芯片（1）,APP（2）, 服务器(3), 显示屏(4), 锁体（5）,按键（6）,蜂鸣器（7）, 其特征在于：所述WIFI芯片（1）连接显示屏(4)、锁体（5）、按键（6）、蜂鸣器（7），所述WIFI芯片（1）通过服务器(3)与APP（2）进行数据交互。
所述WIFI芯片（1）主控制器为ESP8266；所述显示屏(4)为OLED屏；所述WIFI芯片（1）通过服务器(3)与APP（2）利用socket的网络编程进行数据交互。
一种基于WIFI和APP交互的智能药盒的电源系统包括：电池BATTERY（1）、直流电源VCC(2)、可调电容C1(3)、电容C2（4）、稳压芯片U1（5）、可调电容C3(6)、电容C4（7）、直流电源VCC (8)，其特征在于：所述电池BATTERY（1）的VCC输出端1连接直流电源VCC(2)和可调电容C1(3)正极，所述电池BATTERY（1）的GND输出端2接地连接，所述可调电容C1(3)负极连接电容C2（4）负极后构成接地连接，所述电容C2(4)正极连接可调电容C1（3）正极和稳压芯片U1（5）的IN输出端3，所述稳压芯片U1（5）的GND输出端1接地连接, 所述稳压芯片U1（5）的OUT输出端2连接可调电容C3(6)的正极，所述可调电容C3(6)负极连接电容C4（7）负极后构成接地连接，所述可调电容C3(6)连接电容C4（7）正极,所述电容C4（7）正极连接直流电源VCC(8)输出端。
一种基于WIFI和APP交互的智能药盒的主控制器电路包括直流电源VCC(1)，WIFI芯片（2），P2(3), P3(4),电阻R1(5),电阻R2(6), 其特征在于：所述直流电源VCC(1)的输出端连接WIFI芯片（2）的RESET输出端1和电阻R1(5)的第一脚和WIFI芯片（2）的VCC输出端8，所述电阻R1(5)的第二脚连接WIFI芯片（2）的CH-PD输出端3，所述WIFI芯片（2）的GPIO16输出端4连接UP, 所述WIFI芯片（2）的GPIO14输出端4连接DOWN, 所述WIFI芯片（2）的GPIO14输出端5连接DOWN, 所述WIFI芯片（2）的GPIO12输出端6连接LEFT, 所述WIFI芯片（2）的GPIO13输出端7连接RIGHT, 所述WIFI芯片（2）的TXD输出端22连接P2(3)输入端1, 所述WIFI芯片（2）的RXD输出端21连接P2(3)输入端2, 所述WIFI芯片（2）的GPIO5输出端20连接SCL, 所述WIFI芯片（2）的GPIO4输出端19连接SDA, 所述WIFI芯片（2）的GPIO0输出端18连接P3(4)输入端1, 所述WIFI芯片（2）的GPIO15输出端16电阻R2(6)的第一脚, 所述WIFI芯片（2）的GND输出端15接地连接,所述电阻R2(6)的第二脚与P3(4)输入端2构成接地连接，所述WIFI芯片（2）的CSO输出端9连接SET, 所述WIFI芯片（2）的GPIO9输出端11连接SIGNAL,所述WIFI芯片（2）的GPIO10输出端12连接L0CK CTL, 所述WIFI芯片（2）的SCLK输出端14连接IIC CTL。
一种基于WIFI和APP交互的智能药盒的外设电路包括直流电源VCC (1)、直流电源VCC (2)、N2(3)、N1（4）、OLED U3(5)、LOCK U4(6),开关K1(7), 开关K2(8), 开关K3(9), 开关K4(10), 开关K5(11),其特征在于：直流电源VCC5V(1)输出端连接NMOS N2(3)的输出端3，NMOS N2(3)的输出端2连接IIC CTL，NMOS N2(3)的输出端1连接OLED U3(5)的VCC输出端1，OLED U3(5)的GNG输出端2连接GND，OLED U3(5)的SCL输出端3连接SCL，OLED U3(5)的SDA输出端4连接SDA，直流电源VCC5V(2) 的输出端连接NMOS N1（4）输出端3，NMOS N1（4）输出端2连接L0CK CTL，NMOS N1（4）输出端1连接LOCK U4(6) 的VCC输出端1，LOCK U4(6) 的GND输出端2连接GND，LOCK U4(6) 的SIGNAL输出端3连接SIGNAL，所述开关K1(7)第一端连接UP, 所述开关K2(8)第一端连接DOWN, 所述开关K3(9)第一端连接LEFT, 所述开关K4(10)第一端连接RIGHT, 所述开关K5(11)第一端连接SET, 所述开关K1(7)第二端与所述开关K2(8)第二端、所述开关K3(9)第二端、所述开关K4(10)第二端、所述开关K5(11)第二端构成接地连接。
所述直流电源VCC (2)为5V、所述可调电容C1(3)为22UF、所述电容C2（4）为100NF、所述稳压芯片U1（5）为线性稳压芯片LM系列的3.3V稳压芯片、所述可调电容C3(6)为10UF、所述电容C4（7）为100NF、所述直流电源VCC(8)为3.3V；所述直流电源VCC(1)为5V电阻R2(6)为21K欧；所述直流电源VCC (1)为5V、直流电源VCC (2) 为5V、N2(3)为NMOS管、N1（4）为NMOS管。
尽管已经示出和描述了本发明的具体实施方式，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以对这些具体实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种基于WIFI和APP交互的智能药盒，包括WIFI芯片（1）,APP（2）, 服务器(3), 显示屏(4), 锁体（5）,按键（6）,蜂鸣器（7）, 其特征在于：所述WIFI芯片（1）连接显示屏(4)、锁体（5）、按键（6）、蜂鸣器（7），所述WIFI芯片（1）通过服务器(3)与APP（2）进行数据交互。
2.根据权利要求1所述基于WIFI和APP交互的智能药盒，其特征在于：所述WIFI芯片（1）主控制器为ESP8266。
3.根据权利要求1所述基于WIFI和APP交互的智能药盒，其特征在于：所述显示屏(4)为OLED屏。
4.根据权利要求1所述基于WIFI和APP交互的智能药盒，其特征在于：所述WIFI芯片（1）通过服务器(3)与APP（2）利用socket的网络编程进行数据交互。
5.根据权利要求1所述基于WIFI和APP交互的智能药盒，采用了线性稳压芯片LM系列的3.3.V稳压芯片，在显示屏和锁的电压供电处，添加了NMOS管；通过控制wifi芯片IIC_CTL或LOCK_CTL引脚电平的高低，实现电压的导通与关闭，进而控制显示屏的亮灭和锁的开关。
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