基于微信公眾平臺的智能語音藥盒設(shè)計

歐陽玉梅 吳金豪 肖奔

【摘 要】針對目前市場上的藥盒只能進行時分服藥計劃設(shè)置而不能與手機通信的問題，設(shè)計一個基于微信公眾平臺的智能語言藥盒，可由微信公眾平臺對藥盒功能進行遠程設(shè)置和管理，以及向手機推送未按時服藥信息等功能。

【關(guān)鍵詞】微信公眾平臺;藥盒;語音提醒

中圖分類號： TU855;TP311.56 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）07-0095-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.07.039

0 引言

基于人們忙于工作及老年人記憶力差因而經(jīng)常忘記及時服用藥物的問題，本文基于微信公眾平臺等設(shè)計一個智能語音藥盒，以實現(xiàn)定時語音提醒服藥、藥盒內(nèi)部環(huán)境檢測、并由微信小程序?qū)λ幒泄δ苓M行遠程設(shè)置和管理，以及向手機推送未按時服藥信息以便子女及時電話通知家中老人服藥等功能。

1 智能語音藥盒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本文針對人們經(jīng)常忘記服藥的現(xiàn)象，設(shè)計一個基于微信公眾平臺的智能語言藥盒，實現(xiàn)定時語音提醒服藥、藥盒內(nèi)部溫濕度檢測，由手機微信小程序?qū)Ψ幷叻帟r間設(shè)置、日常服藥情況管理，以及推送未按時服藥信息等功能。系統(tǒng)主要包括主控模塊、顯示模塊、語言模塊、藥盒、鍵盤、聲光報警、傳感器、WiFi模塊及微信公眾平臺，系統(tǒng)框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)各模塊設(shè)計

2.1 智能藥盒設(shè)計

藥盒包含六個獨立小盒子，每個盒子通過與其對應(yīng)的LED亮滅來提醒用戶該服用藥物的種類，可以通過設(shè)置指定用戶每天打開的藥丸盒的不同組合。其他主要模塊如下：

2.1.1 主控芯片

采用STC12C5A60S2/AD/PWM系列單片機作為主控芯片，該款單片機是單時鐘/機器周期、高速/低功耗/超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8-12倍。內(nèi)部集成專用復位電路，2路PWM、8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換（250K/S，即25萬次/秒）。

2.1.2 語音模塊

語音模塊采用控制方式簡單的CN-TTS芯片，CN-TTS是一款高集成度的語音合成模塊，可實現(xiàn)中文、英文、數(shù)字的語音合成;并且支持用戶的命令詞或提示音的定制需求。CN-TTS是通過TTL串口發(fā)送GBK編碼的形式，可兼容市面上主流5V或3.3V單片機。UART串口支持9600bps，發(fā)什么播報什么，簡單易用。

2.1.3 WiFi模塊

無線部分采用ATK-ESP8266芯片，ATK-ESP8266 模塊采用串口（LVTTL）與MCU（或其他串口設(shè)備）通信，內(nèi)置TCP/IP協(xié)議棧，能夠?qū)崿F(xiàn)串口與WIFI之間的轉(zhuǎn)換。

2.1.4 溫濕度傳感器

DHT11數(shù)字溫濕度傳感器含有已校準數(shù)字信號輸出，傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接。

2.1.5 顯示器

采用OLED，即有機發(fā)光二極管（Organic Light Emitting Diode）。OLED由于同時具備自發(fā)光，不需背光源、對比度高、厚度薄、視角廣、反應(yīng)速度快、可用于撓曲性面板、使用溫度范圍廣、構(gòu)造及制程較簡單。OLED的尺寸還難以大型化，分辨率為128*64。

2.2 微信公眾平臺設(shè)計

開啟一個微信公號，公眾號用來獲取藥智能盒向手機推送的老人是否及時服藥等信息，并對智能藥盒功能的進行設(shè)置和管理。當藥盒處于連網(wǎng)狀態(tài)時，智能藥盒會保持一個心跳包，循環(huán)定時發(fā)送信息到服務(wù)器;當定時提醒過后若干時間內(nèi)藥盒蓋未被打開（即未服藥），則向微信反饋未及時服藥信息;當藥盒內(nèi)溫濕度超出預設(shè)范圍時，也向微信發(fā)送提醒信息。微信公眾號開發(fā)包括以下幾個部分。

2.2.1 微信智能配網(wǎng)

WiFi模塊采用ESP8266模塊，支持微信的Airkiss智能配網(wǎng)協(xié)議。ESP8266模塊自帶支持Airkiss協(xié)議的智能配置模式，需要AT指令來操作。將AT指令寫在單片機內(nèi)，通過外部中斷相應(yīng)按鍵按下，利用串口與WiFi模塊進行交互，使WiFi模塊進入智能配置模式、完成配網(wǎng)并恢復原來狀態(tài)，從而實現(xiàn)Airkiss一鍵配網(wǎng)。

（1）智能配網(wǎng)（smartconfig）流程

WiFi模塊通電，若沒有可用的wifi， 進入混雜模式，開始監(jiān)聽信號覆蓋范圍內(nèi)所有WiFi數(shù)據(jù)幀;手機端發(fā)送包含WiFi用戶名WiFi密碼的UDP廣播包或者組播包;智能終端的WiFi芯片可以接收到該UDP包，只要知道UDP的組織形式，就可以通過接收到的UDP包解密出WiFi用戶名密碼;然后智能硬件配置收到的WiFi用戶名 密碼到指定的WiFi AP上。

（2）用戶端微信配網(wǎng)流程

用戶進入微信公眾號->點擊配網(wǎng)菜單->彈出提示頁面->按下配網(wǎng)按鈕、指示燈亮起->繼續(xù)配網(wǎng)、彈出微信原生Airkiss界面->輸入WiFi密碼->配網(wǎng)成功。

2.2.2 與新浪云服務(wù)器連接

微信端通過后臺與新浪云服務(wù)器連接，實現(xiàn)多種功能支撐。

（1）申請微信測試號：以開發(fā)者身份申請微信公眾平臺測試號，獲得appid與appsecert，用于新浪云服務(wù)器對接驗證;

（2）微信自定義菜單：利用“接口在線調(diào)試工具”自定義菜單，實現(xiàn)與常用功能綁定;

（3）支持airkiss：提供airkiss的API接口，與單片機硬件軟件實現(xiàn)串通，實現(xiàn)一鍵配網(wǎng)功能;

（4）語音轉(zhuǎn)換接口：通過部署此api，實現(xiàn)用戶不論輸入語音或文字，均可轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)所能識別控制硬件;

（5）告警：利用模板消息實現(xiàn)告警，通過創(chuàng)建模板消息，與用戶userid綁定，從而獲取專屬url，實現(xiàn)通過訪問此url來告警。

2.2.3 SAE應(yīng)用部署

利用新浪云服務(wù)，部署SAE應(yīng)用。

（1）建立downup.php配置文件，實現(xiàn)對于數(shù)據(jù)庫的訪問，與單片機之間建立通信;

（2）建立index.php配置文件，實現(xiàn)與微信公眾平臺接口的綁定、鑒權(quán)，對于用戶的消息類型進行不同的響應(yīng);實現(xiàn)對于硬件的控制及實時狀態(tài)查詢;提供多樣性的功能，例如城市的未來天氣預報等;

（3）建立post.php配置文件，實現(xiàn)模板消息的創(chuàng)建。

2.2.4 硬件端配網(wǎng)及與服務(wù)器交互

通過獨立按鍵引發(fā)外部中斷，通過串口向esp8266模塊發(fā)送at指令進入智能配網(wǎng)模式>>>與手機端交互，獲得ssid與密碼>>>連接本地wifi>>>連接制定服務(wù)器>>>進入透傳模式，即正式完成與服務(wù)器連接，可進行遠程查詢與控制操作。

3 總結(jié)

本文針對藥盒功能單一的問題，結(jié)合市場需求對藥盒功能進行完善，實現(xiàn)定時語音提醒服藥、藥盒內(nèi)部環(huán)境檢測、并由微信小程序?qū)λ幒泄δ苓M行遠程設(shè)置和管理，以及向手機推送未按時服藥信息等功能。