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摘要：以創新產品設計—智能藥盒的研制為例，論述了生活中的小發明智能藥盒的研究背景、技術方案、優點、具體實施方式，包括智能藥盒的結構設計、智能控制系統設計、技術說明及結論。
關鍵詞：智能藥盒；研究背景；結構設計；智能控制系統設計；技術說明
隨著科技的進步，醫療水平的提高，許多疾病已經可以通過簡單的藥物治療得到緩解或治愈。而現代社會日趨老齡化，越來越多的老年人患上了糖尿病、心腦血管疾病、阿爾茲海默病等慢性疾病，需要長期不間斷地服藥。由于老人自理能力越來越差，而子女又忙于工作，因而需要一種智能藥盒來提醒老人按時服藥，同時，針對聾啞人、盲人等殘疾人士也應有相應的智能藥盒提醒其按時服藥。目前市場上具有提醒功能的藥盒大多只能通過聲、光提示病人服藥，其功能單一，不能滿足各類人群的使用需要。鑒于以上原因，本智能藥盒的目的在于提供一種不僅可以通過語音、強光進行報警提示，同時還可以彈出藥盒以供病人取藥，而有效避免病人漏服、錯服藥品的智能藥盒。
1智能藥盒技術方案
本實用新型智能藥盒，包括殼體、設于殼體表面的數碼顯像管、控制按鍵、揚聲器，以及殼體內的控制模塊、警示模塊；控制模塊包括微處理器、功能驅動輸出電路、時鐘電路、時間顯示電路、語音錄放電路、電源單元。時鐘電路、時間顯示電路、語音錄放電路及電源單元分別與微處理器電路連接；警示模塊通過功率驅動輸出電路與微處理器電路連接。本實用新型智能藥盒可通過語音、強光進行報警提示，并可彈出藥盒以供病人取藥，進而可以有效避免病人漏服、錯服藥品。
2智能藥盒優點
第一，可以設置服藥時間及自行錄入語音提示，時間到即可通過語音、強光及時提醒病人服藥，避免了漏服。第二，可根據設置自動彈出不同藥盒，即可根據不同的服藥周期，彈出不同的藥品，從而避免了錯服。第三，若沒有及時取走藥品，即發出聲、光報警，進一步提醒病人或看護者服藥時間到，引起注意。第四，塑料吸盤作為藥盒的底座，能夠牢固吸附在任何平面上，不易碰倒。第五，內置紐扣電池，在關閉電源后，仍能保證系統保存數據，避免了數據丟失。第六，電源接口位于藥盒底層背面，方便為裝置提供電能。
3智能藥盒具體實施方式
3.1智能藥盒結構設計。(如圖1所示)本智能藥盒可以設置5個定時服藥時間，每次定時時間到，通過語音、強光提示病人服藥，并自動彈出相應的一層抽屜式小藥盒，供病人取藥?？梢葬槍Σ煌姆幹芷?如一日2次、一日3次)，彈出不同的藥品，避免錯服、漏服。本智能藥盒，為一個內置多層抽屜式小藥盒、智能控制電路、警示裝置的盒體。盒體材料為ABS塑料。盒體主體為5層傾斜抽屜式小藥盒；盒體上層為智能控制電路；盒體表面安裝聲光報警器、控制按鍵、8段式數碼顯示管、強光燈；盒體底層安裝電源接口及塑料吸盤。所述傾斜抽屜式小藥盒：每一層小藥盒放置一次用藥所需的藥量，用吸盤式電磁鐵吸附，每次到達預定的吃藥時間，設置相應的一層電磁鐵斷電，其吸附的小藥盒自動滑下。所述警示裝置包括聲光報警器、揚聲器、強光燈。
3.2智能控制系統設計。圖2是智能控制系統原理框圖，智能控制電路包括以下幾部分[1]：第一，微處理器MCU。主要用于數據處理，控制各模塊工作；4個控制按鍵，其中三個按鍵與MCU直接連接，一個按鍵用于選擇需要設定的參數，如當前時間、定時吃藥時間等；一個用于設定參數值并設有查詢功能；一個用于確認取藥、復位報警；最后一個按鍵用于錄制提示語音。第二，電源模塊。用于轉換電壓，給整個裝置各模塊元器件供電。第三，時鐘電路。產生系統所需的時鐘信號。第四，時間顯示電路。包括譯碼器、鎖存器和8段式數碼顯示管，用于顯示當前時間、定時時間，可以顯示小時、分鐘。第五，功率驅動輸出電路PDC。用于驅動強光燈、聲光報警器報警、打開各層抽屜式小藥盒。第六，語音錄放模塊。用于通過裝置內置麥克風錄制提示語音，通過揚聲器播放該語音或默認音樂。第七，控制按鍵、時鐘電路、時間顯示電路、功率驅動輸出電路、語音錄放模塊分別與MCU連接，控制抽屜式小藥盒的電磁鐵、強光燈及聲光報警器與功率驅動輸出電路連接。內置紐扣電池，在關閉電源后，仍能保證系統保存數據，避免了數據丟失。
3.3智能藥盒的技術說明。第一，系統通過電源適配器將交流220V轉換為直流12V，作為智能藥盒的電源接入藥盒。單片機STC89C52作為微處理器(MCU)用于處理數據，控制各模塊工作。由MC7805及外圍電路組成的三端穩壓電源模塊，將直流12V轉換成5V，給各模塊供電[2]，如圖3所示。第二，時鐘電路由涓流充電時鐘芯片DS1302及其外圍組成，為MCU提供時、分等時鐘信號，接入MCU的P3端口。按鍵S1～S3直接接入MCU的P3端口。由三八譯碼器74HC138、鎖存器74HC573、4個8段式數碼顯示管組成時間顯示電路。MCU的P2端口輸出3位二進制加權地址，經過譯碼器譯碼，生成位選通信號，逐個點亮4個數碼顯示管。MCU的P0端口輸出8位二進制數據，通過鎖存器輸出給數碼顯示管，產生所需的字符。第三，UM2003作為功率驅動輸出電路PDC，接收MCU的P1端口輸出的驅動信號，驅動強光燈、聲光報警器、電磁鐵工作。第四，錄音鍵S4、內置麥克風、揚聲器接入錄放模塊ZY1420B中?？梢酝ㄟ^按S4鍵，自行錄制20秒語音。第五，按鍵S1，S2共同設置當前時間、第1次到第5次的服藥時間。系統自動將時間數據存入MCU存儲器中，并通過時間顯示電路顯示當前時間，按下S2鍵可以查詢設置的5個服藥時間。當到達第1次服藥時間時，MCU輸出控制信號給PDC相應的輸入引腳，驅動PDC輸出驅動信號給強光燈和第一層電磁鐵，電磁鐵斷電，小藥盒自動滑下。MCU同時輸出控制信號給語音錄放模塊，模塊通過揚聲器連續播放錄制的語音。病人取藥后，按下復位鍵S3，把小藥盒推回，揚聲器、強光燈斷電，系統記錄取藥次數、取藥時間并保存，一次循環完成。第六，若病人在5分鐘內沒有按下復位鍵，則視為病人沒有取走藥品，MCU輸出報警信號給PDC，PDC驅動聲光報警器報警。直至有人按下復位鍵。同理，完成第2～5次取藥過程。
4結語
通過大學生創新產品設計，智能藥盒的研制已經達到了產品的設計要求，產品試件已經加工完成，準備批量生產投放市場。通過本次智能藥盒創新產品的設計，培養了學生的創新精神和創新思維，也體現了當代大學生邏輯思維能力、產品設計能力、動手操作能力的結合。該產品已獲得實用新型專利。
參考文獻
[1]賀力克,邱麗芳.自動控制技術項目教程[M].北京:機械出版社,2018.
[2]孔凡才,陳渝光.自動控制原理與系統[M].北京:機械出版社,2019.
作者:劉國良 單位:北京電子科技職業學院
