一种基于RFID的便携式智能药盒系统设计.docx

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一种基于RFID的便携式智能药盒系统设计

一种基于RFID的便携式智能药盒系统设计

摘要

RFID的根本原理是利用阅读器与电子标签之间的电磁耦合来实现数据通信，从而到达对电子标签及其所代表的对象进行识别的目的。

RFID技术具有读取速度快、存储空间大、穿透性强、使用寿命长和平安性高等众多优点。

智能药盒系统是新型的医疗管理系统，它集自动识别技术和现代平安管理措施为一体。

智慧医疗是利用先进的物联网技术、传感技术及RFID技术实现患者与医务人员、医疗机构、医疗设备之间的互动，逐步到达信息化，使医疗效劳走向真正意义的智能化。

智能药盒是一种为了方便医患人员服药，而设计的药物存储容器。

该系统主要功能包括：

通过RFID进行身份验证，调出电子病历；具有用药定时提醒和记录功能；效劳器和药盒之间通讯通过ZigBee模块实现。

文章从智能药盒的开展出发，首先介绍了射频识别技术的概念、分类及工作原理，然后介绍了本次使用的视频芯片MFRC522。

本RFID系统设计可分为硬件局部和软件局部。

硬件局部以MFRC522射频识别模块为核心，结合主控模块STC89C52设计系统的外围硬件电路，实现对射频卡的控制与MCU之间的互通。

软件局部采用C语言进行系统的下位机程序的开发，完成与IC卡之间的通信，实现数据交换功能。

关键字：

射频识别，智能药盒系统，MFRC522，STC89C52,ZigBee

Designofa portableintelligent portsystem basedonRFID

ABSTRACT

ThebasicprincipleofRFIDistheuseofelectromagneticcouplingbetweenthereaderandelectronictagtoimplementthedatacommunication,soastoachievetheelectronictagsandrepresentedbyobjectforidentificationpurposes.RFIDtechnologhasreadspeedandstoragespaceislarge,strongpenetrability,numerousadvantagesoflongservicelifeandsafetyofhigher.

Intelligentkitsystemisanewtypeofmedicalmanagementsystem,itintegratesautomaticidentificationtechnologymodernsafetymanagementmeasures.medicalwisdomistousetheadvancedInternettechnology,sensortechnologyandRFIDtechologyrealizesthepatientsandmedicalstaff,medicalinstitutions,medicalequipment,theinteractionbetween,graduallyachievetheinformatization,themedicalservicetotherealmeaningofsmart.Smartpillboxesisakindofmedicationinordertofacilitatmedicalpersonnel,anddesignofdrugstoragecontainers.Thesystemmainfunctioniincludes:

throughtheRFIDauthentication,bringuptheelectronicmedicalrecord;withfunctionsofmedicationregularlyremindedandrecords;ThecommunicationbetweenserversandPCSbyZigBeemodule.

ofwork,andthenintroducedtheuseofvideoMFRC522chip.TheRFIDsystemdesigncanbedividedintothehardwarepartandsoftwarepart.HardwarepartMFRC522rfidmoduleasthecore,combinedwiththemaincontrolmoduleSTC89C52periphheralhardwarecircuitdesignsystem,realizethecontroloftheradiofrequencycardbetweenMCUandcommunication.SoftwarepartoftheClanguageisadoptedtoimprovethesystemofthemachineprogramdevelopment,completewiththecommunicationbetweentheICcard,torealizedataexchangefunction.

Keywords:

RFID, intelligent portsystem, MFRC522,STC89C52

1绪论

课题研究的背景及意义

智慧医疗是利用先进的物联网技术、传感技术及RFID技术实现患者与医务人员、医疗机构、医疗设备之间的互动，逐步到达信息化，使医疗效劳走向真正意义的智能化。

现代社会由于人们的学习、生活的节奏越来越快，生活水平不断提高。

人们越来越重视健康，同样关于自我保健的消费也在不断增长。

同时，由于各种原因导致的各种疾病和老人比拟常见的疾病都需要长期服用药物。

人们希望能有一种功能实用，方便携带的同时还具有良好的提醒功能的多功能药盒的出现。

而本次的设计就是针对这一状况产生的，它能更好的管理吃药麻烦和由于各种原因导致的忘记吃药的问题，更好的提醒人们该吃药了，从而到达帮助人们养成按时吃药的习惯。

智能药盒系统不但能对病人的吃药时间进行定时提醒，他还可以存储病人的健康信息，当病人去医院就诊的时候不用排队挂号，只需要将IC卡刷一下，医院就能识别病人的信息，防止了长时间的排队和对病人信息输入错误的情况，使得病人能快速的就诊。

同时也减轻了医院方面的压力。

课题研究现状

一开始出现的便携小药盒，造型简单容量小，不能满足人们的需求，于是，随即又开展出现了大容量且功能齐全的药盒。

随着逐渐更新完善，开展出现了造型多样的全新设计的人性化智能电子药盒，易操作，能定时提醒，更简单。

为更多人带来了便利。

电子药盒不仅用于收纳不同的药片，还可以放置保健品，这样也就拓展了电子药盒的消费对象，扩大了消费群体，提升电子药盒的使用价值。

以前大多数电子药盒的电路通常由分立的数字电路器件组成，不仅功能单一，而且重量和体积都较大，特别是功耗大，提高了使用本钱，因而具有很大的局限性。

所以更新智能药盒的成为新的需要。

随着单片机技术的快速开展，以单片机为核心的大规模集成电路在各种产品中得到了极其广泛的应用。

而以单片机为核心的数字电路正是由于具有功能丰富，体积小，功耗低等优势，符合便携式智能药盒的特点，具有极大的市场潜力和开发价值。

如今便携式智能药盒在选择机型的过程中综合考虑单片机性能体积和产品耐用性等因素，正向微型化，智能化，人性化方向开展。

一切科技都是为了效劳人们更好的生活。

鉴于目前不少老年人苦于用药的合理管理和定时服用，智能的药品管理系统正是群众所需。

随着RFID技术的快速开展，RFID技术得到了广泛的应用。

而以RFID技术为核心的便携式智能药盒系统可以更好地解决人们忘记吃药，去医院就诊挂号慢的问题，能提高医院的效率，使病人和医院工作人员到达双赢。

课题设计任务

智能药盒系统设计主要分为两个局部：

外围硬件系统和软件系统。

硬件系统包括射频系统外围电路设计；软件系统包括非接触式IC卡读写程序、LCD显示程序及重置程序的设计编写。

此智能药盒系统基于RFID射频识别技术，可实现IC卡识别，并可完成IC卡信息的读写，并且能实现智能药盒系统与上位机之间的通信。

2理论根底

2.1射频识别技术概述

2.1.1射频识别技术

射频识别（RadioFrequencyIdentification,RFID）技术是从八十年代逐渐走向成熟的一种自动识别技术，它是一项利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递并通过所传递的信息到达识别目的的技术。

射频识别是无线电识别的简称，它源于无线电通信技术，综合了现代计算机智能控制、智能识别等高新技术，顺应了电子商务、交通运输、物流管理的开展需要。

是当前最受人们关注的技术之一。

射频识别技术具有非接触、自动完成识别过程、不易损坏、可识别高速运动物体、数据存储量大等优点，极大地加速了有关信息的收集和处理，在近年来获得了极为迅速的开展[6]。

2.1.2射频识别技术的分类

RFID系统的分类方法主要有以下几种：

根据系统采用的频率不同可分成低频系统和高频系统。

低频系统的工作频率一般小于30MHz，典型的工作频率有：

125KHz、等，其根本特点是本钱较低、电子标签内存储的数据量较少、感应范围较小〔无源情况，与读卡器距离约为10cm时才可感应〕、电子标签外形多样〔卡状、环状、笔状〕，不适合高速运动的物体等。

高频系统的工作频率一般大于400MHz，典型的工作频段有：

915MHz、5800MHz等，其根本特点是电子标签及阅读器本钱较高、标签内保存的数据量较大、感应距离较远〔可达几米至十几米〕、外形一般为卡状、适应物体高速运动性能好等[7]。

按射频卡有无电池可分为无源系统和有源系统。

有源系统中电子标签内装有电池，一般具有较远的阅读距离，使用寿命取决于电池容量。

无源系统中电子标签内无电池，一般识别距离短，但与有源系统相比，对工作环境要求不高并且寿命较长。

根据工作方式的不同还可分为主动式和被动式。

主动式系统主要用于有障碍物的应用中，距离更远（可达30米）；被动式系统主要在药盒系统或交通应用中。

根据射频卡读写方式的不同可分成可读写（RW）卡、一次写入屡次读出（WORM）卡和只读（RO）卡。

RW卡本钱较WORM卡和RO卡相比要高,而且写入数据所花费的时间要远大于读取数据所花费的时间。

用户可以一次性将信息写入WORM卡,写入后数据不能改变。

RO卡存有一个唯一的号码。

只可读取，不能修改,虽然平安性较高，但用途有限。

2.1.3射频识别系统的典型结构

典型RFID系统〔如图2-1所示〕由应答器〔Tag〕、读写器〔ReadandWriteDevice〕以及计算机系统等组成。

读写器由无线收发模块、天线、控制模块及接口电路等组成。

应答器也称电子标签，它具有可存储读写信息及对信息进行加密的能力，是射频识别系统主要的核心。

在阅读器的感应范围之外，电子标签无源无法工作，只有在阅读器感应范围之内，电子标签才是有源的。

应答器工作所需的能量，是通过读写器的耦合单元传输给应答器的。

应答器如果是无源系统，即应答器内不含电池，那么应答器工作的能量是由读写器发出的射频脉冲提供[8]。

应答器如果是有源系统，即应答器内含有电池，那么应答器工作能量和工作寿命有电池决定。

图2-1RFID系统结构

2.1.4射频识别系统的工作原理

实用RFID系统为无源