家庭智能医药箱设计.docx

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家庭智能医药箱设计

家庭智能医药箱

摘要

本系统由单片机控制、Newway非特定人声语音识别模块、DS18B20温度以及湿度传感器、GSM模块、舵机、数码管和液晶显示模块等组成，实现按时提醒用户服药、智能诊断用户不适症状、智能开关药箱和智能储药等功能。

系统以Newway非特定人声语音识别模块为基础，实现新型的，具有通过语音实现的智能诊断、语音提醒服药、语音控制药箱开启的家庭医药箱系统。

适用于广大群众，具有可拓展、用户自主调节方便等特点。

【关键词】单片机Newway非特定人声语音识别模块DS18B20GSM智能诊断

目录

第1章系统简介.....................................................................................................1

1.1系统方案.......................................................................................................................1

1.2功能与指标...................................................................................................................1

1.3实现原理.......................................................................................................................1

1.3.1Newway非特定人声语音识别模块原理.........................................................1

1.3.1.1特点.........................................................................................................1

1.3.1.2应用.........................................................................................................2

1.3.1.3模块介绍及标注......................................................................................2

1.3.2DS18B20原理.................................................................................................3

1.3.2.1特点.........................................................................................................3

1.3.2.2原理图.....................................................................................................4

1.3.3湿度传感器原理................................................................................................4

1.3.3.1特点.........................................................................................................4

1.3.3.2原理图.....................................................................................................4

1.3.4DS1302原理...................................................................................................4

1.3.4.1特点.........................................................................................................4

1.3.4.2原理图.....................................................................................................5

1.3.5GSM原理........................................................................................................5

1.3.5.1特点.........................................................................................................5

1.3.5.2原理图.....................................................................................................5

1.4硬件框图.......................................................................................................................6

1.5系统流程图...................................................................................................................7

第2章特色举例..................................................................................8

第3章技术说明..................................................................................8

第4章系统适用范围..........................................................................8

参考文献................................................................................................9

第1章系统简介

1.1系统方案

该系统以EXP-89S52单片机为主控芯片，由Newway非特定人声语音识别模块进行语音感知，DS1302和数码管实现时间的控制和显示，通过DS18B20温度传感器和湿度传感器实现医药箱内温湿度的检测和控制，舵机实现箱门和窗口的开启和闭合，GSM作为短信发送模块。

系统在运行时，Newway非特定人声语音识别模块检测到人的说话时，模块内部会检测分析其说话内容，如果检测到相应内容，给单片机反馈信号，同时单片机输出高电平控制0.5w的喇叭发出语音播报。

当DS1302计时与用户设定的时间一致时，单片机会输出低电平给Newway非特定人声语音识别模块和GSM模块实现语音播报和短信提醒。

当DS18B20温度传感器或湿度传感器检测到环境温度高于或低于我们的设定温度值时，单片机会输出低电平控制舵机打开医药箱窗口。

1.2功能与指标

本系统设有专门的按时提醒用户按时服药系统。

分为：

家庭模式、外出模式、安全模式。

家庭模式是当用户在家时，向智能药箱输入服药时间，到点后，系统会语音提醒用户按时服药；外出模式是当用户外出时，向智能药箱输入服药时间，到点后，系统会向用户发送短信提醒用户按时服药；安全模式是两者的综合，即语音、短信共同提醒；从而保证人们按时服药，使健康的快速恢复。

本系统设有智能语音诊断系统，当人们感到身体不适时，向医药箱说出身体的不适症状，系统会自动诊断出人们的病情，给出应服的药物并提出一些建议和注意事项。

本系统设有语音控制药箱的开启与闭合。

当人们说出打开或关闭药箱，医药箱会自动开启或关闭，为用户提供方便。

本设计在箱体内设有可分别测试温度和湿度的感应头，用户通过设在箱体上的显示模块可随时了解药箱内的温度或湿度，用户可以根据药物最适储存环境设定箱内储存温度，当箱内温度偏离设定温度时，医药箱窗口会自动打开通风。

避免因温度或湿度过高（低）而影响药物的疗效。

1.3实现原理

本系统采用了Newway非特定人声语音识别模块、DS18B20温度传感器、湿度传感器、DS1302、GSM短信发送模块等。

1.3.1Newway非特定人声语音识别模块原理

1.3.1.1特点

1.采用非特定人（SI）的语音识别技术，对识别声音没有特殊要求，可以识别中文普通话、地方方言、外语等。

2.模块具有显著的抗噪性能，在30分贝下，基本上能够完全识别，在30到50分贝的较吵的环境中，也能保持在90%以上的识别率。

3.识别深度32层（可根据用户要求扩展）在32层深度下最多可以识别1600条短句。

4.板载FLASH存储器，无需SD卡，可以任意增加或者修改提示音，提示音可以为短语、歌曲以及各种声音等。

5.接口丰富，可以进行RS232通讯，也可以和微控制器进行TTL232电平通讯。

6.板载8个IO接口，状态可编程，可以由语音识别结果触发IO口动作，可以直接推动继电器模块，模块上面已经集成一个继电器，可以用于大电流电压的控制。

7.触发识别方式可设置，可以设置按键单次触发或者循环触发。

8.模块集成功放电路，可以直接接喇叭，喇叭接口的输出功率为550mW，生清晰响亮的声音。

9.模块带立体声耳机接口，可以接耳机或者外接功放，适合需要更大功率的应用。

1.3.1.2应用

Newway非特定人声语音识别模块应用图

1.3.1.3模块介绍及标注

语音模块介绍及标注如下图

Newway非特定人声语音识别模块介绍

DS18B20器件图

1.3.2DS18B20原理

1.3.2.1特点

DS18B20单线数字温度传感器，即“一线器件”：

（1）采用单总线的接口方式与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。

单总线具有经济性好，抗干扰能力强，适合于恶劣环境的现场温度测量，使用方便等优点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。

（2）测量温度范围宽，测量精度高DS18B20的测量范围为-55℃~+125℃；在-10~+85°C范围内，精度为±0.5°C。

（3）在使用中不需要任何外围元件。

（4）持多点组网功能多个DS18B20可以并联在惟一的单线上，实现多点测温。

（5）供电方式灵活DS18B20可以通过内部寄生电路从数据线上获取电源。

因此，当数据线上的时序满足一定的要求时，可以不接外部电源，从而使系统结构更趋简单，可靠性更高。

（6）测量参数可配置DS18B20的测量分辨率可通过程序设定9~12位。

（7）负压特性电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。

（8）掉电保护功能DS18B20内部含有EEPROM，在系统掉电以后，它仍可保存分辨率及报警温度的设定值。

DS18B20具有体积更小、适用电压更宽、更经济、可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围，适合于构建自己的经济的测温系统，因此也就被设计者们所青睐。

1.3.2.2原理图

DS18B20原理图

1.3.3湿度传感器原理

1.3.3.1特点

1.湿度传感器首先要确定测量范围

2。

测量精度同是传感器最重要的指标如中、低温段（0一80％RH）为±2％RH，而高湿段（80—100％RH）为±4％RH。

而且此精度是在某一指定温度下（如25℃）的值。

如在不同温度下使用湿度传感器．其示值还要考虑温度漂移的影响。

3.几乎所有的传感器都存在时漂和温漂。

由于湿度传感器必须和大气中的水汽相接触，所以不能密封。

这就决定了它的稳定性和寿命是有限的。

1.3.3.2原理图

湿度传感器原理图

1.3.4DS1302原理

1.3.4.1特点

DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。

采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。

DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。

DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后备电源双电源引脚，同时提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。

1.3.4.2原理图

DS1302原理图

1.3.5GSM原理

1.3.5.1特点

1.GSM模块具有发送SMS短信，语音通话，GPRS数据传输等基于GSM网络进行通信的所有基本功能。

2.GSM模块根据提供的数据传输速率又可以分为GPRS模块、EDGE模块、3G模块和纯短信模块。

功能强大，接口丰富，功耗低，适用于小型设备终端，能够降低终端设备的成本。

适用于数据传输、语音通讯、收发短消息、增值等业务；用于开发GSM/GPRS无线应用，如远程监控系统、安防系统、远程仪器电表传讯与自动贩卖机通讯等等，设计简单，成本低廉，性能突出。

1.3.5.2原理图

GSM原理图

1.4硬件框图

该系统总体设计框图如下图：

系统总体设计图

Newway非特定人声语音识别模块：

当检测到人的说话内容时，模块内部会查找分析，如果检测到相应内容，通过判断，并给单片机反馈信号，同时单片机输出高电平医药箱舵机转动或控制0.5w的喇叭发出语音播报。

DS18B20温度传感器：

当检测到环境温度高于或低于我们的设定值时，单片机会输出低电平控制舵机打开医药箱窗口，并且送至显示模块显示。

湿度传感器:

当检测到环境温度高于或低于我们的设定值时，单片机会输出低电平控制舵机打开医药箱窗口，并且送至显示模块显示。

DS1302：

为提醒用户吃药过程中的精确时间控制提供保障。

时间显示模块:

在DS1302的作用下，通过数码管精确的显示年、月、日、星期以及时间。

温湿度显示模块：

显示DS18B20温度传感器和湿度传感器收集的数据。

声音提醒模块：

由Newway非特定人声语音识别模块采集音频，单片机给予高低信号控制。

短信发送模块:

当用户定时时间到时，单片机向控制GSM启动的管教输出低电平，启动GSM模块向设定好的手机发送按时服药的信息。

1.5系统流程图

第2章特色举例

当人们身体不舒服需要一日多次服药时，人们往往会忘记服药或误点服药。

本系统结合人们日常生活中出现的服药问题，设有专门的按时提醒用户按时服药系统。

考虑到人们工作或应酬等外出活动，本系统设计了多种模式。

家庭模式是当用户在家时，向智能药箱输入服药时间，到点后，系统会语音提醒用户按时服药；外出模式是当用户外出时，向智能药箱输入服药时间，到点后，系统会向用户发送短信提醒用户按时服药；安全模式是两者的综合，即语音、短信共同提醒；从而保证人们按时服药，使健康的快速恢复。

我们考虑到当人们患一些感冒等较小的疾病不想去医院或认为去医院较麻烦，常常根据自己的经验吃药。

为了防止人们不用错药，保证人们的身体健康，本系统设有智能语音诊断系统，当人们感到身体不适时，向医药箱说出身体的不适症状，系统会自动诊断出人们的病情，给出应服的药物并提出一些建议以及注意事项。

考虑到当人们手不方便时，尤其是老人，不方便打开药箱。

本系统设有语音控制药箱的开关。

当人们说出打开或关闭药箱，医药箱会自动开启或关闭，为人们提供方便。

我们考虑到医药箱由于长时间不适用，使箱内环境温度或湿度过高（低），很容易影响到药物的疗效甚者使药物发霉变质。

本设计在箱体内设有可分别测试温度和湿度的感应头，用户通过设在箱体上的显示模块可随时了解药箱内的温度或湿度，用户可以根据药物最适储存环境设定箱内储存温度，当箱内温度偏离设定温度时，医药箱窗口会自动打开通风。

避免因温度或湿度过高（低）而影响药物的疗效。

第3章技术说明

随着信息技术的飞速发展，单片机科技、传感器技术以及智能语音识别控制技术的日益成熟。

在这个大背景下，我们结合所学知识和现在的科技水平，设计了这个具有通过语音实现的智能诊断、语音提醒服药、语音控制药箱开启并且能够智能储药的家庭医药箱系统。

用户只需要说出不适症状以及设置好服药时间，系统便能够诊断出病情并且提醒按时服药。

本系统使用了Newway非特定人声语音识别技术、传感器技术和GSM物联网技术。

单片机控制的以上系统具有实用性强、可靠性高的特点。

在我们测试的过程中，系统非常的稳定和可靠。

第4章系统适用范围

本系统适用于群众家庭中用药的提醒和不适症状的诊断，具有可靠性高、反应灵敏、用户自主调节方便等。

并且成本低，能被广大群众所接受。

本系统可拓展能力强，在现有的基础上可以添加红外测温模块、扫码器、舵机等模块，实现快速测量使用者体温，自动取药的功能。

参考文献

[1]基于智能家居控制的嵌入式语音识别系统.刘荣辉，彭世国，刘国英.广大工业大学.10077162（2014）02000000

[2]语音识别中声效模式的分析及检测.晁浩,宋成,彭维平.河南理工大学.2015-04-03-454000

[3]基于GSM短消息的远程监测系统.李海生.燕山大学。

2005

[4]基于DS18B20的单片机温度测量系统.陶冶,袁永超,罗平.华南农业大学工程学院.2007.10

[5]串行时钟芯片DS1302的原理与使用.姚德法,张洪林.中国电子科技集团公司第41研究所.2006第1期