基于微信公众平台的智能语音药盒设计

欧阳玉梅 吴金豪 肖奔

【摘 要】针对目前市场上的药盒只能进行时分服药计划设置而不能与手机通信的问题，设计一个基于微信公众平台的智能语言药盒，可由微信公众平台对药盒功能进行远程设置和管理，以及向手机推送未按时服药信息等功能。

【关键词】微信公众平台;药盒;语音提醒

中图分类号： TU855;TP311.56 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）07-0095-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.07.039

0 引言

基于人们忙于工作及老年人记忆力差因而经常忘记及时服用药物的问题，本文基于微信公众平台等设计一个智能语音药盒，以实现定时语音提醒服药、药盒内部环境检测、并由微信小程序对药盒功能进行远程设置和管理，以及向手机推送未按时服药信息以便子女及时电话通知家中老人服药等功能。

1 智能语音药盒系统结构

本文针对人们经常忘记服药的现象，设计一个基于微信公众平台的智能语言药盒，实现定时语音提醒服药、药盒内部温湿度检测，由手机微信小程序对服药者服药时间设置、日常服药情况管理，以及推送未按时服药信息等功能。系统主要包括主控模块、显示模块、语言模块、药盒、键盘、声光报警、传感器、WiFi模块及微信公众平台，系统框图如图1所示。

2 系统各模块设计

2.1 智能药盒设计

药盒包含六个独立小盒子，每个盒子通过与其对应的LED亮灭来提醒用户该服用药物的种类，可以通过设置指定用戶每天打开的药丸盒的不同组合。其他主要模块如下：

2.1.1 主控芯片

采用STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机作为主控芯片，该款单片机是单时钟/机器周期、高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。内部集成专用复位电路，2路PWM、8路高速10位A/D转换（250K/S，即25万次/秒）。

2.1.2 语音模块

语音模块采用控制方式简单的CN-TTS芯片，CN-TTS是一款高集成度的语音合成模块，可实现中文、英文、数字的语音合成;并且支持用户的命令词或提示音的定制需求。CN-TTS是通过TTL串口发送GBK编码的形式，可兼容市面上主流5V或3.3V单片机。UART串口支持9600bps，发什么播报什么，简单易用。

2.1.3 WiFi模块

无线部分采用ATK-ESP8266芯片，ATK-ESP8266 模块采用串口（LVTTL）与MCU（或其他串口设备）通信，内置TCP/IP协议栈，能够实现串口与WIFI之间的转换。

2.1.4 温湿度传感器

DHT11数字温湿度传感器含有已校准数字信号输出，传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。

2.1.5 显示器

采用OLED，即有机发光二极管（Organic Light Emitting Diode）。OLED由于同时具备自发光，不需背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广、构造及制程较简单。OLED的尺寸还难以大型化，分辨率为128*64。

2.2 微信公众平台设计

开启一个微信公号，公众号用来获取药智能盒向手机推送的老人是否及时服药等信息，并对智能药盒功能的进行设置和管理。当药盒处于连网状态时，智能药盒会保持一个心跳包，循环定时发送信息到服务器;当定时提醒过后若干时间内药盒盖未被打开（即未服药），则向微信反馈未及时服药信息;当药盒内温湿度超出预设范围时，也向微信发送提醒信息。微信公众号开发包括以下几个部分。

2.2.1 微信智能配网

WiFi模块采用ESP8266模块，支持微信的Airkiss智能配网协议。ESP8266模块自带支持Airkiss协议的智能配置模式，需要AT指令来操作。将AT指令写在单片机内，通过外部中断相应按键按下，利用串口与WiFi模块进行交互，使WiFi模块进入智能配置模式、完成配网并恢复原来状态，从而实现Airkiss一键配网。

（1）智能配网（smartconfig）流程

WiFi模块通电，若没有可用的wifi， 进入混杂模式，开始监听信号覆盖范围内所有WiFi数据帧;手机端发送包含WiFi用户名WiFi密码的UDP广播包或者组播包;智能终端的WiFi芯片可以接收到该UDP包，只要知道UDP的组织形式，就可以通过接收到的UDP包解密出WiFi用户名密码;然后智能硬件配置收到的WiFi用户名 密码到指定的WiFi AP上。

（2）用户端微信配网流程

用户进入微信公众号->点击配网菜单->弹出提示页面->按下配网按钮、指示灯亮起->继续配网、弹出微信原生Airkiss界面->输入WiFi密码->配网成功。

2.2.2 与新浪云服务器连接

微信端通过后台与新浪云服务器连接，实现多种功能支撑。

（1）申请微信测试号：以开发者身份申请微信公众平台测试号，获得appid与appsecert，用于新浪云服务器对接验证;

（2）微信自定义菜单：利用“接口在线调试工具”自定义菜单，实现与常用功能绑定;

（3）支持airkiss：提供airkiss的API接口，与单片机硬件软件实现串通，实现一键配网功能;

（4）语音转换接口：通过部署此api，实现用户不论输入语音或文字，均可转换为系统所能识别控制硬件;

（5）告警：利用模板消息实现告警，通过创建模板消息，与用户userid绑定，从而获取专属url，实现通过访问此url来告警。

2.2.3 SAE应用部署

利用新浪云服务，部署SAE应用。

（1）建立downup.php配置文件，实现对于数据库的访问，与单片机之间建立通信;

（2）建立index.php配置文件，实现与微信公众平台接口的绑定、鉴权，对于用户的消息类型进行不同的响应;实现对于硬件的控制及实时状态查询;提供多样性的功能，例如城市的未来天气预报等;

（3）建立post.php配置文件，实现模板消息的创建。

2.2.4 硬件端配网及与服务器交互

通过独立按键引发外部中断，通过串口向esp8266模块发送at指令进入智能配网模式>>>与手机端交互，获得ssid与密码>>>连接本地wifi>>>连接制定服务器>>>进入透传模式，即正式完成与服务器连接，可进行远程查询与控制操作。

3 总结

本文针对药盒功能单一的问题，结合市场需求对药盒功能进行完善，实现定时语音提醒服药、药盒内部环境检测、并由微信小程序对药盒功能进行远程设置和管理，以及向手机推送未按时服药信息等功能。