1、基于微型机的药品安全宣传系统的设计 许超超 许志猛 郭浩辉 福州大学物理与信息工程学院 摘 要： 文章提出了一种基于 STC15F2K60S2 单片机和 PC 机的药品安全宣传系统的实现方案。单片机对 ID 读卡器读取的数据进行处理, 通过串口 1 传递给 PC 机从而实现药品安全的检测。实际测试表明, 该方案操作简易方便且硬件成本极低, 可用在学校和公共场所中推广使用, 从而提高人们的药品安全意识。关键词： 单片机; ID 读卡器; 药品安全; 作者简介：许超超 (1990-) , 男, 硕士研究生, 主要研究方向:通信工程:作者简介：许志猛 (1980-) , 男, 博士, 副教授, 主要
2、研究方向:超宽带无线通信技术:作者简介：郭浩辉 (1993-) , 男, 学士, 主要研究方向:通信工程。基金：福州大学科技发展基金 (2013-XQ-43) Design of a drug safety propaganda systemXu Chaochao Xu Zhimeng Guo Haohui College of Physics Abstract： This paper presents an implementation scheme of drug safety propaganda system based on STC15 F2 K60 S2 single chip m
3、icrocomputer and PC. SCM on the ID card reader to read the data processing, through the serial port 1 to the PC to achieve drug safety testing. The actual test shows that the program is simple and easy to operate and the hardware cost is very low, can be used in schools and public places to promote
4、the use, so as to enhance peoples awareness of drug safety.Keyword： single chip microcomputer; ID card reader; drug safety; 0 引言在社会飞速的发展同时, 人们的生活水平和质量也随之在不断地提高, 人们的日常活动更加丰富, 在家中偶尔遇到一些意外情况, 好多人对药品的知识匮乏容易食错药从而对身体造成不必要的伤害。由此药品安全教育成为了一个不容忽视的话题1。要切实提高全民的药品安全意识, 对青少年药品安全的教育就显得尤为重要。国民药品安全意识事关国计民生和社会稳定, 是一个
5、长期的系统工程2。为此本文提出了一种基于单片机开发的药品安全宣传系统, 该系统配合上位机的语音与动画交互从而很好的实现药品安全宣传教育。可以很好的提高青少年的药品安全意识。1 整体框架药品安全检测系统由 ID 读卡器系统和上位机部分两大部分组成。RFID 读卡器系统主要由药品模型、RFID 读卡器、电平转换模块、MCU、提示灯和按键几部分组成。其中上位机部分通过 PC 端显示和语音播报药品信息步骤为:单片机部分将 ID 读卡器采集的数据进行分析、处理、与对比后, 通过 RS232 串口 1 将信息传递给上位机, 上位机接收到信息后通过软件 unity3d 将药品名和药品图片以动画的形式显示出来
6、, 并同时语音播报出药品的名称。药品安全检测系统整体框架如图 1 所示。图 1 药品安全检测系统框架 下载原图2 系统设计2.1 系统硬件设计为了提高人们对常用药品的认识和学习, 设计一个系统可以识别不同的药品, 并将其信息传递给上位机, 完成图像、文字与语音的相互交互。为了进一步提高人们的互动趣味性将制作一些药品和药瓶模型, 不会像单纯的视频教育和书本教育那么无味, 可以培养人们对药品知识的兴趣。为了让计算机能够自动识别药品模型可以采取的的技术方案有:图像识别技术与二维码识别技术等等。但是图像识别技术3难度较大, 由于需要摄像头等硬件花销成本高, 并且由于药品的特征不明显图像识别对于药品检测
7、并不准确。二维码识别技术4对硬件要求高, 并且不灵活, 根据2012 年上半年全球手机安全报告显示, 二维码成为恶意软件、手机病毒、钓鱼网站传播的主要方式。因此本项目采用 RFID 识别方案。RFID 识别5具有较高的灵活性、并且价格低廉、操作简单、具有趣味性。RFID 识别的具体方案为:在每一个药品模型上加一个 RFID 标签, 在计算机上连接本设计的 RFID 读写卡器系统, 从而实现了计算机自动识别药品的功能。RFID 读卡器硬件结构图如图 2 所示。图 2 RFID 读卡器硬件结构图 下载原图RFID 读卡系统主要由药品模型、RFID 读卡器6、电平转换模块、MCU、提示灯和按键 1
8、和按键 2 几部分组成。本项目采用的读卡器为伦邦 RFID 读卡器, 此读卡器的工作电平为 12V 的 RS232 电平, 工作频率为 13.56Mhz, 采用的是 RS232接口。而单片机是 5V 的 TTL 电平, 因此读卡器与 MCU 之间要通过 RS232 电平7转换模块将 RFID 读卡器的 RS232 电平转换成 TTL 电平。MCU 与上位机通过 USB 转串口线与上位机相连。由于需要具有双串口的单片机, 故本项目采用STC15F2K60S2 型号单片机做控制器, 其具有大容量数据存储、高速、低功耗和超强抗干扰等优点, 并且其自带两个完全独立的高速异步串行端口, 可以同时工作。伦
9、邦 RFID 读卡器采集到的电子标签的数据通过串口 2 传递给单片机, 单片机处理后就可以通过串口 1 传递给 PC 端从而实现语言文字图片的交互。提示灯的主要作用为:每读成功读取一个 ID 卡号提示灯就会闪烁一下, 从而可以判断数据是否读取成功。按键 1 为药品安全启动键, 当按键 1 按下的时候进行相关知识的讲解, 按键 2 的的主要作用为实现 ID 卡号的初始化。由于要实现语音文字动画的相互交互, 单片机的 EEPROM8中必须准备一个存放 ID 与对应机内编码的表格。当按键 2 按下的时候单片机开始将 ID 读卡器读到的 ID 号存放在EEPROM 中的对应表格中。当按键松开的时候 I
10、D 读卡器读到的数据就会与RRPROM 中的 ID 卡号进行对比, 如果相同就匹配成功则向上位机发送机内编码, 上位机通过软件 unity3d 将药品名和药品图片以动画的形式显示出来, 并同时语音播报出药品的名称。从而实现文字语音动画的交互。2.2 系统软件设计2.2.1 单片机软件的实现单片机的软件设计主要包括 5 部分分别为:主程序、异步收发传输器程序、定时器程序和 EEPROM 程序9。如图 3 所示, 控制器的主要实现流程为:打开电源, 检测按键的状态、并检测缓存器是重写模式、默认读模式还是调试读模式。若进行重写模式, 此模式会保存所有的 RFID 卡号并生成相应的编码, 主要流程为:
11、擦除 EEPROM 数据、判断串口 2 是否工作、向 EEPROM 中写入新的 ID 卡号并生成相应的机内编码。若进行调试读模式, 此模式主要用于调试, 同时也会保存所有的 RFID 卡号并生成相应的编码, 主要流程为:判断串口 2 是否工作、在 EEPROM中搜索从 ID 读卡器中读取的卡号、若未搜索到向上位机发送失败、若找到则向上位机发送 ID 卡号和机内编码。若进行默认读模式, 此模式若在 EEPROM 搜索到相应的 ID 卡号则匹配成功, 并向上位机发送内置编码实现语音和动画同步, 主要流程为:判断串口 2 是否工作、将新读入的 ID 卡号与 ROM 中的 ID 卡号进行对比, 相同则
12、向上位机发送机内编码实现语音与动画同步。图 3 程序流程图 下载原图2.2.2 上位机软件的实现使用 Unity3D 构建本项目上位机动画、文字与语音, Un ity3D 可支持所有平台, 且集成可定制的 IDE 环境并且基于 Mono 的开发脚本、内置光照贴图和调试器等强大功能10。本项目将药品的名称和对应的图片制作成动画并打包成对应的组件, Unity3D动画与单片机之间是通过 COM1 口进行通信的, 单片机工作状态是默认读状态, 当单片机读入新 RFID 卡号若与 ROM 中存储的卡号相同此时单片机就会通过COM1 口向 PC 端发送内置编码, Unity3D 通过内置编码来调用对应的
13、组件, 则可播放出不同的动画界面。例如:当接收到 1030 内置编码就会对应 120 号药品, 从而动画与单片机实现互动功能。3 测试结果开启电脑为系统上电, ID 读卡器接通电源, 打开 Unity3D 软件, 显示器出现自动进入上位机软件的画面, 等待用户操作。经过反复的调试, 药品安全系统已经达到预定的效果, 结果精确, 操作简单, 操作系统反应快, 具有趣味性。测试结果如下:(1) 按下药品安全启动键按键 1, 进入相关知识讲解界面进行观看;(2) 按下板上 P32 所连的按键 2 超过 5 S, 进入存储卡片表格状态依次将新卡放在读卡器上, 单片机将卡号存入 STC 内部 flash
14、。按下板上 P32 所连的按键 2, 退出存储卡片表格状态;(3) 如在默认读模式下, 刷一个 FRID 卡号如果与 flash 中存储的 FRID 卡号相同则会播放对应的动画, 如果没有则会播放无对应药品。4 结论本文提出了一种基于单片机的药品安全宣传系统设计方案, 测试表明, 本系统具有操作简单、方便快捷、工作稳定、低功耗、成本低等优点, 通过此系统宣传, 可以让人们进一步的了解药品, 提高人们的药品安全意识, 从而避免用错药的对身体造成的危害, 与人们生活息息相关适应于科技发展的潮流。参考文献1于勇, 常刚.药物分析教学中的药品安全教育J.中国药业, 2013, 22 (10) :10-
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