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基于(yu)PIC32單片機為中心(xin)的(de)電子防盜liao)低成杓/h1>

1項目概述

1.1 研究內容

本項目主要是完成具有防錯抱、防被(bei)偷dao)ji)門(men)禁功能(neng)的(de)新(xin)生嬰兒防盜liao)低逞芯坑yu)實現,具體工作包括(kuo)以下部(bu)分︰

系統基本功能(neng)︰

建立主動式(shi)電子標(biao)簽(紐扣電池供(gong)電);

實現對電子標(biao)簽識別(bie)與(yu)應答的(de)閱(yue)讀器(qi);

研究PIC32單片機的(de)中心(xin)處理硬(ying)件的(de)開發;

在相關的(de)出口建立檢測器(qi);

建立異常(chang)情況處理機制,例如嬰兒標(biao)記被(bei)破壞(huai),標(biao)記檢測不huai)劍 ??欠fa)區(qu)域等,系統對于(yu)相應的(de)情況進行相關的(de)處理;

擴展(zhan)功能(neng)︰

實現與(yu)醫院he)緦 櫻  he)醫院的(de)包圍中心(xin)進行聯動;

可以加入電子溫(wen)度感應,對新(xin)生嬰兒進行體溫(wen)測量(liang),防止嬰兒發燒或者低燒,發現較晚(wan)引起不良的(de)結(jie)果。

1.2 開發背景

無(wu)線射頻識別(bie)(RFID)技術是qie)幌鉅yi)經(jing)存在數十年的(de)應用技術,其在物流與(yu)供(gong)應連接領域的(de)應用才剛剛起步,在其他(ta)領域的(de)應用也還處于(yu)早(zao)期階段。RFID具有非qiang)墑郵侗bie)、識別(bie)距離較遠、環境適應性強(qiang)、具有唯(wei)一huai)D號、偽造(zao)與(yu)克隆困(kun)難、數據(ju)可以現場改寫和(he)數據(ju)存儲量(liang)較大(da)的(de)特點。近(jin)年來,RFID技術在許多方面(mian)取得長足的(de)進步。

醫院hao)刻於加行xin)生嬰兒誕生,由(you)于(yu)新(xin)生嬰兒外(wai)貌特征相似,且(qie)沒有理解和(he)表達能(neng)力,若不huan)右雜行?biao)識往往會造(zao)成嬰兒錯抱及(ji)嬰兒被(bei)盜等問題,給(gei)醫院及(ji)嬰兒家庭帶來災難性的(de)後(hou)果。為了有效避(bi)免這(zhe)種問題的(de)出現,我們(men)設計了一種基于(yu)RFID技術的(de)嬰兒防盜liao)低常(chang) neng)夠徹底(di)防止嬰兒在醫院內被(bei)盜,有效保護嬰兒的(de)安全。無(wu)線射頻識別(bie)(Radio Frequency Identification,RFID)技術是qie)恢址牆喲?shi)的(de)自動識別(bie)技術,可通過射頻信號自動識別(bie)目標(biao)對象.無(wu)需可見光(guang)源,具有穿透性,無(wu)需與(yu)目標(biao)直接接觸就可以獲(huo)取數據(ju)。

醫院是人員bei)叢印 鞫 liang)又非常(chang)大(da)的(de)公共場所。近(jin)年來,新(xin)生嬰兒在醫院被(bei)丟失(shi)、盜竊的(de)事件經(jing)常(chang)發生,傳統的(de)嬰兒監護管(guan)理通常(chang)由(you)采用mei)墑郵侗bie)文字、條碼、卡片來識別(bie)的(de)人工看護管(guan)理方式(shi),該管(guan)理方式(shi)往往容易因錯誤識別(bie)而導(dao)致被(bei)調換和(he)被(bei)盜竊事件發生,給(gei)醫院和(he)家屬帶來巨大(da)損失(shi)和(he)影響(xiang)。

在此(ci)提(ti)出一種全新(xin)的(de)基于(yu)RFID技術的(de)新(xin)生兒電子防盜liao)低秤τ蒙杓品槳an),由(you)于(yu)RFID具有遠距離非接觸快速(su)準確的(de)讀取特性,非常(chang)適合用來對新(xin)生兒特征信息進行讀取和(he)監控,系統中數據(ju)處理更加合理科學,系統運行可靠.

現在,新(xin)生兒病(bing)區(qu)由(you)于(yu)缺乏可靠的(de)嬰兒識別(bie)產品,采用的(de)是qie)豢榻翰跡 廈mian)寫著(zhou)病(bing)人shuo)牟bing)床號,貼(tie)在病(bing)兒的(de)頭(tou)部(bu)和(he)手部(bu),它(ta)是該病(bing)人在整個住院期間重(zhong)要標(biao)識,由(you)于(yu)膠布在洗澡、頭(tou)皮輸(shu)液後(hou)都需要重(zhong)新(xin)填貼(tie)。另外(wai),新(xin)生兒皮膚(fu)嬌嫩,如果病(bing)人住院時(shi)間較長,皮膚(fu)都會出現紅(hong)腫等皮膚(fu)過敏現象,經(jing)常(chang)引起病(bing)人家屬的(de)不滿(man),造(zao)成不必要的(de)醫療糾紛。為防止皮膚(fu)過敏,每(mei)天都要換huai)胤街zhong)新(xin)粘cheng)  shi)手寫資料(liao)可能(neng)太潦草難以辨認,有時(shi)無(wu)法(fa)獲(huo)得正(zheng)確信息,而且(qie)重(zhong)復書(shu)寫導(dao)致工作負擔加重(zhong)。基于(yu)上述原(yuan)因,我們(men)借助現代無(wu)線網絡技術在醫院的(de)廣泛(fan)使(shi)用,將RFID(Radio Frequency ID)技術引進到醫院新(xin)生兒管(guan)理上來,做(zuo)了一些嘗試。本文提(ti)出一種基于(yu)RFID的(de)嬰兒監護系統應用模型,通過對RFID的(de)數據(ju)采集、傳輸(shu)、處理、存儲、管(guan)理的(de)流程(cheng)闡述了RFID的(de)新(xin)的(de)應用模式(shi)結(jie)構,旨在對RFID的(de)企業(ye)應用模型給(gei)出些借鑒的(de)方案(an)。

1.3 項目的(de)意義

近(jin)年來,新(xin)生嬰兒在醫院被(bei)盜的(de)事件頻頻發生,傳統的(de)嬰兒管(guan)理通常(chang)采用mei)墑郵侗bie)條碼、卡片來識別(bie)的(de)人工看護管(guan)理方式(shi),新(xin)生嬰兒往往特征相似而難以區(qu)分,而且(qie)其本身的(de)理解和(he)表達能(neng)力欠缺,如果不huan)右雜行?乇biao)識往往會造(zao)成錯誤識別(bie)而被(bei)調換,結(jie)果會給(gei)事件所涉(she)及(ji)的(de)各方帶來ci)蘅賞旎氐de)巨大(da)影響(xiang)。因此(ci)克服了傳統的(de)用做(zuo)與(yu)網絡實時(shi)通信的(de)監管(guan)系統(如下圖)具有接口不足,並且(qie)當醫院局域網出現故障(zhang)時(shi)會出現信息的(de)滯後(hou)性。以及(ji)改進了傳統應答機制,實現智能(neng)化管(guan)理。

基于(yu)PIC32單片機為中心(xin)的(de)電子防盜��liao)低成杓�� src=

圖1 傳統醫院嬰兒防盜liao)低晨蟯/p>

我們(men)將傳統系統的(de)中間件,以及(ji)傳統系統通過醫院局域網進行的(de)數據(ju)分析(xi)以及(ji)與(yu)相關業(ye)務平台向(xiang)對應的(de)控制操作,集成在一塊MCU嵌入式(shi)系統中,由(you)嵌入式(shi)系統做(zuo)出智能(neng)的(de)判斷。實現了系統平台的(de)多功能(neng)化,以及(ji)微小型化,通用性增強(qiang)。可以加入更多的(de)模塊功能(neng),實現新(xin)生嬰兒管(guan)理的(de)完全智能(neng)化。

2 詳細設計

本部(bu)分主要介紹基于(yu)RFID的(de)新(xin)生嬰兒防盜,防錯抱系統的(de)總體思路fan)he)研究方向(xiang),在實施過程(cheng)中可能(neng)存在修改和(he)變化。

2.1系統整體框圖

基于(yu)PIC32單片機為中心(xin)的(de)電子防盜��liao)低成杓�� src=

圖2 RFID部(bu)分原(yuan)理圖

2.2功能(neng)描述

1..基本功能(neng)︰

(1)這(zhe)里我們(men)所采用的(de)基于(yu)PIC32的(de)中心(xin)控制系統chang) shi)用The PIC32 Ethernet Starter Kit開發板(ban)是qie)桓齬δneng)強(qiang)大(da)的(de)微控制器(qi)開發板(ban),並且(qie)其適用于(yu)嵌入式(shi)控制和(he)機器(qi)人工程(cheng)設計領域。作為檢控系統的(de)中心(xin)控制芯片,以及(ji)與(yu)事件相關處理人員進行通訊。其接受(shou)應答器(qi)發送的(de)信息與(yu)數據(ju),並對數據(ju)進行分析(xi),進行精(jing)確的(de)定(ding)位,實時(shi)動態的(de)顯示出現在所有電子標(biao)簽的(de)狀態,可以實時(shi)查看。並判斷出故障(zhang)的(de)地方與(yu)相應的(de)編號。

(2)采用以每(mei)一個嬰兒或者其他(ta)監護人員配用一個電子標(biao)簽,電子標(biao)簽是采用主動性電子標(biao)簽,使(shi)用men) 坌偷緋兀 哂泄(xie)? 煽啃願擼 饔鎂 胊兜扔諾恪/p>

(3)應答器(qi)則是用來感應電子標(biao)簽,在所裝有應答器(qi)的(de)空間對所有的(de)電子標(biao)簽進行識別(bie)和(he)地方確認。

(4)觸摸(mo)式(shi)液晶(jing)顯示,用于(yu)設置初(chu)始狀態,以及(ji)增加電子標(biao)簽和(he)減少電子標(biao)簽(當嬰兒期滿(man)出院,或者有新(xin)生兒出生)進行相應的(de)狀態輸(shu)入,以及(ji)數據(ju)的(de)查詢。以及(ji)顯示對現狀的(de)實時(shi)顯示,以及(ji)對突發狀況的(de)特殊(shu)顯示(例如事故發生地點等)。

(5)如果有更多需要,則通過網絡或者GPRS等方式(shi)對相關人員進行通知(zhi),要求進行查證。也bu)梢醞 纈yu)醫院的(de)網絡中心(xin)進行通訊,並且(qie)定(ding)時(shi)的(de)將數據(ju)進行備(bei)份記錄。

2.擴展(zhan)功能(neng)︰

(1)可以在模塊中加入其它(ta)生物,物理,化學等方面(mian)的(de)傳感器(qi),對相應的(de)狀況進行預警處理,例如在電子標(biao)簽中加入溫(wen)度感應,並且(qie)將可疑的(de)情況進行匯(hui)報,防止嬰兒或者病(bing)患(huan)的(de)高燒或者低燒,導(dao)致問題的(de)發生,進一步的(de)保障(zhang)病(bing)人shuo)納踩 /p>

(2)可以在應答器(qi)中加入對氣體的(de)感應模塊,有效的(de)檢測空氣中的(de)氣體成分,並對其分析(xi),如果出現火災等事故,或者其他(ta)氣體的(de)泄(xie)露(lu)等可以通過警報,並對相應的(de)情況進行適時(shi)的(de)處理。

2.3硬(ying)件設計

中心(xin)控制模塊

PIC32的(de)主頻可以達到80MHz,其帶有512K閃存,128K的(de)RAM,以及(ji)集成的(de)DMACAN和(he)USB總線。可以完好(hao)的(de)實現本設計中的(de)數據(ju)處理,以及(ji)數據(ju)存儲和(he)與(yu)以太網通信的(de)功能(neng)。通過以太網實現對閱(yue)讀器(qi)所采集數據(ju)的(de)接收以及(ji)根據(ju)數據(ju)迅速(su)的(de)做(zuo)出相應的(de)判斷,以及(ji)可以通過此(ci)網絡實現與(yu)醫院he)緄de)通訊,以及(ji)根據(ju)原(yuan)始數據(ju)進行相關判斷並做(zuo)出指示和(he)控制。

基于(yu)PIC32單片機為中心(xin)的(de)電子防盜��liao)低成杓�� src=

圖3 中心(xin)模塊

觸摸(mo)屏模塊(人工輸(shu)入輸(shu)出顯示模塊)

我們(men)所采用的(de)是北(bei)京迪文科技有限公司的(de)只能(neng)顯示終端DP104B,其帶有與(yu)PC機的(de)DB9串(chuan)口連接,可以實現與(yu)PC機的(de)一致性,以及(ji)RS485接口,可以很(hen)好(hao)的(de)與(yu)中心(xin)控制模塊實現數據(ju)的(de)傳輸(shu)。迪文智能(neng)采用的(de)是16位huai)難丈 Jshi),最多可以表現65536種顏色,和(he)可以接受(shou)外(wai)部(bu)訪問的(de)32MB用戶存儲器(qi)。完全的(de)可以達到我們(men)系統實現實時(shi)顯示的(de)要求。以及(ji)可以在觸摸(mo)鍵盤上實現對系統的(de)設置,以及(ji)一些數據(ju)的(de)調用和(he)改變,當一個嬰兒出院或者一個新(xin)生嬰兒出生時(shi)適當的(de)設置。並且(qie)可以根據(ju)需求提(ti)供(gong)動態數據(ju)統計顯示。

電子標(biao)簽與(yu)閱(yue)讀器(qi)

電子標(biao)簽采用的(de)射頻de)?槭RF2401,其具有xie) 牡停 寤。 殺鏡停 閾 鄖qiang)等優點,它(ta)是qie)豢鐶xin)型的(de)單片射頻收發器(qi)件,內置頻de)a href='http://www.hqpcb.com/' target='_blank' >合成器(qi),功率放大(da)器(qi)晶(jing)體振蕩器(qi),調制器(qi)等功能(neng)模塊。其輸(shu)出功率和(he)通信頻道可通過程(cheng)序進行配置,本系統采用2.4GHz的(de)頻de)省2捎V內置men) 鄣緋靨ti)供(gong)電源供(gong)電,可以實現主動性識別(bie)。

閱(yue)讀器(qi)所使(shi)用的(de)是nRF2401模塊,並采用3.3V直流供(gong)電,帶有RS485等接口,以及(ji)TCP/IP接口,實現與(yu)以太網的(de)通信。

基于(yu)PIC32單片機為中心(xin)的(de)電子防盜��liao)低成杓�� src=

圖4電子標(biao)簽與(yu)閱(yue)讀器(qi)原(yuan)理圖

2.4 軟件設計

主要流程(cheng)︰

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圖5 應答器(qi)流程(cheng)圖

基于(yu)PIC32單片機為中心(xin)的(de)電子防盜��liao)低成杓�� src=

圖6 中心(xin)處理流程(cheng)圖
責(ze)任編輯;zl

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