基于單片機(jī)的藥品倉(cāng)庫(kù)溫濕度短信報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

樊業(yè)東 胡浪羽 郭智倫 鄧淞文

摘 要：本設(shè)計(jì)提出了一種符合國(guó)家藥監(jiān)局的一種藥品倉(cāng)庫(kù)溫濕度存儲(chǔ)的方案設(shè)計(jì)，該方案以STC89C51單片機(jī)為控制核心，通過(guò)高精度溫濕度傳感器實(shí)現(xiàn)溫濕度的采集，GSM無(wú)線(xiàn)通信模塊實(shí)現(xiàn)監(jiān)控信息的短信傳輸。根據(jù)測(cè)試結(jié)果表明，該方案確實(shí)可行理論上可以達(dá)到藥品倉(cāng)庫(kù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)要求，保證藥品的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：藥品倉(cāng)庫(kù)；溫濕度；短信報(bào)警；單片機(jī)模塊

引言

藥品倉(cāng)庫(kù)的溫濕度影響著藥品存儲(chǔ)的質(zhì)量，而監(jiān)測(cè)藥品倉(cāng)庫(kù)的溫濕度顯得格外重要。根據(jù)藥品的存儲(chǔ)要求，藥品倉(cāng)庫(kù)可以分為普通庫(kù)、陰涼庫(kù)、冷藏庫(kù)[1]，以往需要人為監(jiān)測(cè)存儲(chǔ)倉(cāng)庫(kù)的溫濕度，即麻煩又費(fèi)時(shí)，而且在下班后會(huì)出現(xiàn)無(wú)人統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)缺失的情況，無(wú)法確切的保證藥品的存儲(chǔ)質(zhì)量，使藥品的藥性大大縮短。為了保證藥品的質(zhì)量，本論文設(shè)計(jì)了一種符合國(guó)家要求的藥品倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)方案，該方案能24小時(shí)精確監(jiān)測(cè)倉(cāng)庫(kù)環(huán)境的溫濕度，并可以發(fā)送報(bào)警提示短信。無(wú)論倉(cāng)庫(kù)有沒(méi)有人堅(jiān)守都可以保證倉(cāng)庫(kù)的環(huán)境達(dá)到要求，既節(jié)省了財(cái)力和物力又保證了藥品的質(zhì)量。

1.系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)用51單片機(jī)為核心，采用了DHT11模塊采集藥品倉(cāng)庫(kù)的溫濕度，GSM模塊發(fā)送短信報(bào)警，4×4矩陣掃描鍵盤(pán)設(shè)置溫濕度上下限，LCD1602顯示當(dāng)前溫度和濕度以及溫濕度的上下限，蜂鳴器報(bào)警，電源等。

2.系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)主要功能模塊

2.1.1 STC12C5A60S2單片機(jī)主控模塊

STC12C5A60S2/AD/PWM 系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期（1T）的單片機(jī)，是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8-12倍[2]。

2.1.2 DHT11溫濕度采集模塊

DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專(zhuān)用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性?xún)r(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲(chǔ)存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測(cè)信號(hào)的處理過(guò)程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線(xiàn)制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號(hào)傳輸距離可達(dá)20米以上，使其成為各類(lèi)應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場(chǎng)合的最佳選則。產(chǎn)品為 4 針單排引腳封裝，連接方便。

2.1.3 GSM無(wú)線(xiàn)通信模塊

無(wú)線(xiàn)通信采用的是全球鷹SIM900A模塊，SIM900A 模塊提供兩組TTL 接口，一組為2.85V 的TTL 接口，可以與3.3V 單片機(jī)連接直接連接（已做了電平匹配）；另一組為5V 的TTL 電平，可以與5V 單片機(jī)直接連接。

2.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要由主程序設(shè)計(jì)模塊、溫濕度采集模塊、鍵盤(pán)掃描模塊、LCD1602顯示模塊等組成。主程序流程框圖如圖2所示：

本系統(tǒng)采用STC89C51單片機(jī)為核心，完成數(shù)據(jù)的采集，存儲(chǔ)，顯示，處理，報(bào)警等功能。程序運(yùn)行時(shí)先將LCD顯示屏和GSM模塊初始化，LCD顯示屏顯示數(shù)據(jù)，采用雙層顯示頁(yè)面，用按鍵切換第一層和第二層顯示頁(yè)面。其中，第一層頁(yè)面的第一行為當(dāng)前時(shí)刻所測(cè)得的溫度值，第二行為設(shè)定報(bào)警的溫度的上下限范圍；第二層顯示頁(yè)面的第一行為當(dāng)前時(shí)刻所測(cè)得的濕度值，第二行為設(shè)定報(bào)警的濕度的上下限范圍。溫度和適度上下限范圍可以通過(guò)按鍵來(lái)調(diào)節(jié)。判斷是否有按鍵按下，手動(dòng)設(shè)置溫度和濕度的閾值范圍，然后單片機(jī)開(kāi)始讀取DHT11數(shù)字溫濕度傳感器采集的數(shù)據(jù)，將當(dāng)前倉(cāng)庫(kù)的溫濕度顯示在LCD液晶屏上并判斷是否超出閾值，如果超出單片機(jī)向GSM模塊發(fā)送報(bào)警信息，GSM模塊通過(guò)SIM卡向工作人員發(fā)送報(bào)警短信，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警鈴聲，如果未超出閾值范圍，則該系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行監(jiān)測(cè)倉(cāng)庫(kù)實(shí)時(shí)溫濕度。

2.3測(cè)試結(jié)果及分析

（1）DHT11的DATA引腳接單片機(jī)的P2.4口，SIM900A的TXD接單片機(jī)的RXD，RXD接單片機(jī)的TXD，蜂鳴器接單片機(jī)的P1.5口。其中各模塊的VCC接+5V電源，GND接地。

（2）將SIM卡插入GSM模塊的卡槽，把模塊和單片機(jī)相接上電。當(dāng)900A模塊上電后，觀察D5和D6指示燈 ，當(dāng)D5常亮D6亮一秒滅一秒（快閃），表示模塊正在搜索網(wǎng)絡(luò)；當(dāng)D5常亮D6亮一秒滅三秒（慢閃），表示模塊已搜索到網(wǎng)絡(luò)可以正常工作了[3]；

（3）將DHT11模塊接入單片機(jī)模塊，上電指示燈常亮表示接通電源模塊可以正常工作。

（4）在程序中設(shè)置好發(fā)送短信的內(nèi)容及接收短信的號(hào)碼，連接好模塊將單片機(jī)上電把程序燒入單片機(jī)內(nèi)，觀察顯示內(nèi)容并通過(guò)按鍵設(shè)置溫度和濕度的閾值范圍。

（5）改變DHT11模塊附近的環(huán)境溫度并使其超出設(shè)定閾值，當(dāng)溫度超出所設(shè)定的范圍時(shí)，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警響聲，手機(jī)成功接收到溫度報(bào)警短信。

（6）改變DHT11模塊附近的環(huán)境濕度并使其超出設(shè)定閾值，當(dāng)濕度超出所設(shè)定的范圍時(shí)，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警響聲，手機(jī)成功接收到濕度報(bào)警短信。

結(jié)論

本設(shè)計(jì)以單片機(jī)配以溫濕度傳感器檢測(cè)溫濕度，擴(kuò)展無(wú)線(xiàn)通信模塊為研究背景，主要任務(wù)是基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)溫濕度檢測(cè)和通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)手機(jī)短信的報(bào)警功能。以C語(yǔ)言作為編程和調(diào)試語(yǔ)言，完成從溫濕度測(cè)量到無(wú)線(xiàn)短信發(fā)送等模塊的開(kāi)發(fā)工作，無(wú)線(xiàn)通信模塊采用的是SIM900A模塊，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)短信發(fā)送。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉紅軍.關(guān)于國(guó)家藥監(jiān)局對(duì)藥品庫(kù)房溫濕度的監(jiān)管方案要求[R].2013.

[2]孫育才，王榮興，孫化芳.新型AT89S52系列單片機(jī)及其應(yīng)用[M].清華大學(xué)出版社.2005.

[3]亓浩名，王利，武毅，張磊，黃德宇.基于單片機(jī)的GSM短信收發(fā)模塊設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)試，2012，3（3）：63-68.