基于arduino的病患滴液信息匹配系统

摘要用药安全问题是关乎病患身体健康甚至关乎生命安全的重大问题。。然而，由于给药差错所引发的安全问题，在国内外都常有发生。静脉治疗作为一种常用的临床治疗方式，有着直接、快速的疗效。静脉注射药品的制备，主要靠医护员工手工配置完成，并且在药物配置过程中需要由配药人员多次核对药品名称、使用剂量、保存时间等信息，在这种高精度性并且需要花费大量时间的查验工作的情况下，很容易出现药品信息上的纰漏；一旦出现纰漏，使得患者注射了错误的药物，将引发一系列严重的问题，会给病患，病患家属甚至整个社会构成巨大的危害。因此，静脉注射给药准确性和安全性是用药安全研究领域关注的重点。RFID电子标签识别技术是一种自带防伪能力，不易损坏，可持续利用能力强的技术，也可用于对滴液瓶信息的确认，进一步确保病患用药的安全性。因此，针对静脉注射对给药准确性和安全性的要求，本文将WIFI模块与RFID模块相结合，实现滴液瓶信息与病患信息的自动校验的病患滴液匹配系统。本系统使用arduino作为核心芯片，实现了配置输液的自动化和准确化，确保输液处理治疗过程的稳定性，并且有有助于对患者的输液信息进行移动化管理。实验结果表明，应用RFID识别技术且与WiFi技术相结合，大大提高了信息识别的准确性与信息传递的实时性，且在耐久性与可重复利用性上有巨大的优势。关键词：病患用药安全；滴液信息匹配；arduino；WiFi技术；RFID技术；物联网Abstract Drugsafetyisamajorissuerelevanttothehealthofpatientsandeventhesafetyoflife.However,safetyproblemscausedbydrugdeliveryerrorsoftenoccurathomeandabroad.Asacommonclinicaltreatment,intravenoustherapyhasdirectandrapidcurativeeffect.Intravenousdrugpreparation,mainlybythemedicalstaffmanualconfigurationiscomplete,andintheprocessofdrugconfigurationneedbypharmacypersonnelmanytimestochecktheinformationsuchasnameofdrugs,dosage,savetime,inthiskindofhighprecisionandneedtospendalotoftimeoftheinspectionwork,itiseasytoappearcracksonthemedicineinformation;Oncemistakesoccur,patientswillbeinjectedwiththewrongdrugs,willcauseaseriesofseriousproblems,willcausegreatharmtothepatient,thepatient'sfamilyandeventhewholesociety.Therefore,theaccuracyandsecurityofintravenousarethefocusofdrugsafetyresearch.RFIDelectronictagidentificationtechnologyisakindoftechnologywithanti-counterfeitingability,noteasytodamage,strongsustainableuseability,canalsobeusedtoconfirmthedropbottleinformation,tofurtherensurethesafetyofthepatientmedication.Therefore,inordertomeettherequirementsofintravenousinfusionontheaccuracyandsafetyofdrugadministration,thispapercombinesWIFImoduleandRFIDmoduletorealizethepatientdropmatchingsystemthatautomaticallyverifiesthedripbottleinformationandpatientinformation.ThesystemUSESarduinoasthecorechiptorealizetheintelligenceandprecisionofintravenousfluidinfusionconfiguration,ensurethestabilityofinfusiontreatmentprocess,improvethequalityofinfusionlink,andfacilitatethemobilemanagementofpatientinfusioninformation.TheexperimentalresultsshowthattheRFIDidentificationtechnologycombinedwithWiFitechnologygreatlyimprovestheaccuracyofinformationidentificationandreal-timeinformationtransmission,andhasgreatadvantagesindurabilityandreusability.Keywords：Patientmedicationsafety;Dripinformationmatching;arduinoThewi-fitechnology;RFIDtechnology;Internetofthings目 录TOC\o"1-4"\h\z\u第一章绪论 绪论1.1滴液信息匹配的概念和意义医疗机构中需要一种可以再次确认所用滴液是否与病患所需的药物匹配的系统。当疫情爆发，在病患人数突然急剧上升，医疗机构的医疗人员不足的情况下，医疗人员势必会因为长时间高度紧张，频繁走动，频繁动脑等原因进入精神疲惫的状态，这时候的状态更多的是一种无奈，但同样也增加了不可控制的事件发生的几率。提前布置滴液信息匹配系统，即可做好突发事件发生的准备，也能够减少医护人员日常的工作量。随着中国进入高人口高度发展以及老龄化的社会阶段，病患的数量也逐渐增加了起来。用药安全问题，这一关系着病患身心健康的安全问题引起了广泛人群的重视。而静脉治疗这一治疗方式，已成为临床十分常见，极为普遍的治疗，静脉治疗几乎遍布了所有的临床科室，广泛应用于患者的治疗之中。但在静脉注射药品的整个制备过程中，依旧是靠医护员工手工配置完成，并且在药物配置过程中需要由配药人员多次核对药品名称、使用剂量、保存时间等信息，在这种高精度性并且需要花费大量时间的查验工作的情况下，很容易出现药品信息上的纰漏。而一旦出现纰漏，使得患者注射了错误的药物，将引发一系列严重的问题，甚至威胁到患者的生命安全。滴液信息匹配技术在现代化智能医疗时代起到非常重要的作用。本产品主要功能就是通过RFID模块读取滴液瓶上的电子标签，获得药品信息，与WiFi模块接收的病患所需药物信息相匹配，确保用药的准确性与安全性。1.2滴液瓶信息识别技术的国内现状对于滴液瓶信息的识别方法，主要有条码识别技术，二维条形码扫描识别技术，自动视觉标签检测技术和RFID标识识别技术。我国目前应用的技术主要是条形码识别技术以及二维码扫描识别技术，一维码识别技术是通过光电扫描装置设备，识别一维图像上平行排列且宽度不等的条码来获取条形码所承载的数据，但条码所承载的信息量并不多，虽然条码技术也有在更新换代，不过还是难以满足实际运用的需求[1]。此时二维码应运而生，由一维的图像转换成为了二维的图像，它所承载的信息量大大提高，二维码将承载的信息储存在二维空间里，提高信息存储量的同时，加密安全程度也得到很大的提高，可以应用于更多的场合。而RFID技术作为一种新型的非接触类自动化识别技术，并经过发射与接受射频信号，从而从目标体获取信息，除了具有可以大量存储信息，传输速度快等二维码所具有的优点，还具有运动识别，多目标识别，并且在抗干扰能力上也有很优异的表现。并且RFID的识别不同于条形码和二维码，后者必须通过扫描设备才能获取所需的信息，前者只要被识别设备在识别设备一定的范围内即可获取信息。此外，条形码与二维码的标签不可以被损坏或者污染，一旦出现这种情况，扫描设备就不可以精准的识别信息，一旦出现错误识别，将导致病患用药错误。且被损坏标签的滴液瓶是否回收也将会是一大问题。而RFID标签在一定的损坏和污染的情况下依旧可以精确使用，这也保证了用药过程的精确性和安全性RFID还有一个重大特征，那就是医药防伪技术，这可以防止假冒产品流入市场，在现代假药所带来的丰厚利润的背景下，假药不仅对药物生产商家造成了麻烦，还会使严重威胁患者安全使用药品[2]。将RFID识别技术运用于药瓶药品的识别上，将使监管的水平得到很大的提升，最大限度的预防制假售假，提升事故发生时的处理能力，在发现假药后，也能很快改善和促进回收和处理假冒药品。整体方案设计2.1滴液信息匹配系统简介2.1.1滴液信息匹配系统的简单介绍该滴液匹配系统体积小，提供两种usb接口（mini-usb与micro-usb）供电，系统带有锂电池，可在充满电后连续使用一周时间，可通过拨动开关控制锂电池对单片机的供电。2.1.2滴液信息匹配系统功能简介（1）读取病患所需药品功能，通过wifi模块接收手机/pc发送的病患所需药品信息；（2）检测滴液瓶信息功能，通过nfc接收器检测滴液瓶瓶身上的IC贴片，得到滴液瓶信息；（3）数据判断提醒功能，每次匹配完药品信息与患者信息后，如果信息匹配，则系统板上绿色指示灯灯常亮，信息不匹配则红灯闪烁且蜂鸣器发出声音警告。2.1.3滴液信息匹配系统使用注意事项（1）病患所需药物的信息需先通过手机或者PC机传输到滴液匹配系统，在看到绿色指示灯熄灭或者绿色指示灯常灭时，方可开始检测滴液瓶信息是否与病患信息是否匹配，在绿色指示灯常亮时，无法检测滴液瓶信息。（2）当系统进入待机，绿色指示灯常亮，当绿色指示灯亮度不足时，需要外界usb线进行充电。2.2滴液信息匹配系统设计方案2.2.1设计要求该滴液信息匹配系统是将单片机技术与WiFi技术，RFID技术所糅合在一起，这三种技术保证了三项基本功能：1.通过WiFi远程获取病患所需药品的信息；2.通过RFID获取当前病患所要使用的药物；3.将当前药品信息与病患所需药品信息进行匹配，并表现出相应的效果。对于所使用的传感器，应当有性能高，信息传递速度快，抗环境干扰能力强，低成本，低体积的模块，这里WiFi模块选用了esp8266模块，RFID模块选择了MFRC-522模块，考虑到了可编程性和代码编程简易性，单片机选择了arduinonano单片机。2.2.2具体设计方案本设计是基于arduinonano单片机的设计，具体设备方案如图1所示：图2.1滴液信息匹配系统各部件连接图系统工作示意图：图2.2系统工作图如图2所示，在通电成功接通电源后，WiFi模块会进行连接网络的初始化，在完成初始化后，绿色LED常亮显示，此时进入待机模式，等待手机端/PC端发送信息。若WiFi模块接受到手机端/PC端传输过来的病患所需滴液的数据，则保存传输过来的数据，绿色LED进入常灭，系统进入WiFi接受模式，若WiFi模块无接受到数据，则进行程序循环等待接受数据。在进入WiFi接受模式后，将滴液瓶靠近RFID模块，RFID模块读取滴液瓶上的nfc贴片，将RFID模块读取到的滴液瓶的数据与WiFi模块接收到的病患所需药物的数据进行对比，数据匹配则绿色LED闪烁一秒后常亮，代表数据匹配正确，数据不匹配则蜂鸣器鸣叫一秒钟，随后红色LED常亮。硬件电路设计分析3.1arduinonano单片机的简介及电路设计3.1.1arduinonano单片机的简介arduinonano是基于ATMEGA328芯片的arduino单片机，这是一款美国ATMEL公司生产的高性能，低能耗优点的AVR8位微控制器[3]，这一款控制器结合了32KBISP闪存和读写能力、1024BEEPROM、2kbSRAM，arduino单片机相较于其他市面上的单片机，其具有高灵活性，简单清晰性等特点，使得初学者在踏足嵌入式开发这道门槛的难度大大减小，也能够通过简单的语句了解单片机各个部件运作的原理。其简单的开发方式以及灵活性使得开发者将重心放在了创新想法与实现的效果上，使得开发者可以更快的完成个人项目以及团队项目的开发，大大节省了学习的成本，并且缩短了开发的时间周期。3.1.2主要性能参数*工作1.8至5.5伏特之间*23路通用I/O线*14个数字I/O引脚*32个通用工作寄存器*串行USART，0(RX)，1(TX)可被用于接受数据与发送串口数据*pwm输出，3，5，6，9，10，11口可应用于输出8bitpwm波形*一个6通道10位A/D转换器*五种软件可供选择的节电模式*带内部可编程振荡器定时器3.1.3单片机时钟电路在单片机最小系统中，时钟电路是与外部晶体完成振荡的电路，其工作原理是在单片机的外部，连接上振荡器来提供高频的脉冲，在通过分频处理后，将单片机内部的时钟信号，作为管制信号在芯片元件间进行协调。假定运行时钟频率为0或者超出单片机的工作频率，单片机将终止运行。arduinonano的时钟电路如图3所示，时钟电路的时钟信号引脚为PB6(震荡电路反向放大器输出端)与PB7(震荡电路反向放大器输入端)，外接一个16MHZ的晶振。图3.1晶振电路3.1.3单片机复位电路复位电路是构成最小系统必定需要的部分，[4]也是任何单片机都具有的基础组成部分，其作用是使系统进入初始状态，系统程序重新开始执行，系统的寄存器也也会被设置为预先设定的值。这一目的主要是当程序出现混乱或者死机现象时，可以通过复位电路使得程序初始化，而不需要通过断电的物理重启方式进行重启。arduinonano的复位电路如图4所示，复位电路的引脚为PC6引脚，连接了通往vcc的1k欧上拉电阻R4与通往gnd的按钮S1，当按下S1的时候实现复位效果；此种复位电路的工作原理是在接通电源的情况下，PC6断开与GND的连接，通过上拉电阻R4与VCC连接，因此在按钮未按下时，PC6一端始终是高电平，此时MCU正常工作。一旦按钮S1按下，PC6引脚连接GND，触发低电平中断，中断当前程序，并重新启动MCU，实现复位效果。图3.2复位电路3.2WiFi控制模块简介及电路设计3.2.1ESP8266简介ESP8266模块是一款具备体积小，低功耗[5]，价格低廉，丢包现象不严重等一系列卓越特点的高性价比UART-WiFi透传模块，模块使用的是3.3V的直流电源，并支持STA(无线终端(主机))模式，AP(无线接入(从机))模式与STA+AP(主从一体)模式。ESP8266在业内拥有很强的竞争力的尺寸大小和低功耗技术，它是专门为移动设施与物联网运用设计的，可将使用者的设备链接LAN或WiFi无线网络进行Internet通讯[6]。实现网络传输与串行传输功用。WIFI模块的特点有：成本便宜：建设有线通讯方式需要安装电缆或者开掘电缆沟槽，导致需要大批量的人力和财力；相较之下使用无线数据传输无线电来建设专用的无线传输方式不需要安装电缆或开掘电缆沟槽，只要在每个设备终端链接无线传输站和安装适合高度的天线就足够。与有线的方式对比，用无线数据传输模块可以更大限度额节省能源和资源。建立工程周期短：在对距离问题上要求比较严格时，例如需要相互通信的站点距离达到了数公里乃至数十公里，使用有线连接去完成这个任务，必需架设长距离的电缆或开掘更深的电缆沟，在时间周期上有概率要花费几个月的时间。与有线的方式对比，通过装配专用无线进行数据传输的方式，仅需要安装适合高度的天线，工程的周期就可以大大缩短，甚至可缩短到几天的时间。相较之下，通过无线链路的方式能够更快组建起通讯链路，缩短建设工程的周期。良好的适应性：有线通讯的限制非常高，在遇到一些地形上难以建设的环境，例如高山、林地、湖泊等的地理情况，就会对实际应用环境的布线造成巨大干扰，将对有线网络下的布线工程有着极强的约制力，相比之下使用无线数据传输模块进行无线数据的传输则不会遭受这些制约，因而使用无线数据传输模块建立专用的无线数据传输方式与有线通讯比拟会有更好的适应性，且不会受到地理因素的干扰。扩展性好：在用户建好一个通信网络后，需要添加新的设备进入网络时，假定采用有线的方式去实现这个功能，则必须重新布线，这将会产生结构性的问题，而且在重新布线过程中也可能造成线路的损坏。但如果采用无线数据传输电台建设专用的无线数据传输方式，只需将新的设施与无线电台相连接进行通讯，即可完全系统设备的扩展，比较之下有更加好的扩展性。图3.3WiFi模块如图5所示，ESP8266一共有8个引脚，其中第1脚：GND：地接0v第2脚：GPIO2：开机上电必须为高电平，禁止硬件下拉第3脚：GPIO0：工作方式选项：悬空：工作模式；下拉：下载模式；第4脚：RXD：UART_RXD，接收数据第5脚：VCC：电源电压接3.3v第6脚：RST：外部reset信号，低电平复位，高电平工作（默认高）第7脚：CH_PD：芯片使能端，高电平工作；低电平模块供电关闭第8脚：TXD：UART_TXD，发送数据3.2.2WiFi模块工作原理WiFi模块别名串口Wi-Fi模块，其功能是依据WiFi无线网络通讯标准更改嵌入式模块的串口或TTL电平，在无线WiFi通信中，它具有无线网络协定IEEE802.11b.g.n协议栈和TCP/IP协议栈。具有嵌入式Wi-Fi模块的硬件设备可以通过Wi-Fi连接到Internet。这是完成无线智能家居、天猫精灵等设计的重要的组件。WiFi模块经过指定信道号上通信来完成快速联网。在常见的无线网络配网过程中，对当前所有的信道进行扫描，以查找要连接的目标AP创立的网络。串行WLAN模块提供用于设置工作信道的参数。只需知晓目标网络的信道，就可以通过指定模块工作信道的方式，来达到加快网络速度的目标。3.2.3WIFI控制模块电路设计图3.4WiFi模块接线图如图6所示，WiFi模块与单片机的通讯使用的是串口通讯原理[7]，所以与单片机之间的连接只需要TX口和RX口，TXD脚与RXD脚分别连接单片机上的A3口与A4口，通过单片机一端设置A3口与A4口为软串口，波特率为9600，进行串口通信。将WiFi模块上的模块的CH_PD连接到VCC上，使模块正常进行工作；3.3RFID控制模块简介及电路设计3.3.1RFID模块简介RFID技术，别名为射频识别技术，RFID技术称为射频检测技术，它是一种利用射频信号通过空间耦合的方式来获得联系信息，以此达到识别目的的技术[8]。RFID是一种操控简单，且适用于\t"/item/%E5%B0%84%E9%A2%91%E8%AF%86%E5%88%AB%E7%B3%BB%E7%BB%9F/_blank"自动化管制的高灵活性的运用技术，它既支持只读工作方式亦可以支持读/写工作方式，并且无需与目标直接接触与对准；RFID模块其能够在各种顽劣环境中自由工作的特点也是一个巨大的优势；并且这种短距离\t"/item/%E5%B0%84%E9%A2%91%E8%AF%86%E5%88%AB%E7%B3%BB%E7%BB%9F/_blank"射频设备不畏惧油污、灰尘污染严重等顽劣的环境，甚至可以起到代替条形码的作用。RFID作为一种简单的无线系统，仅具有两个基础设备，包括读取器和多个标签。MFRC-522用作此系统的RFID读取器，应用高端的调制和解调的理念，完全集成了在13.56MHz频段下一切类型的非接触式通讯方式和协定。支持多层ISO14443A运用程序[9]。内部发射器组件可驱动天线\t"/item/MF%20RC522/_blank"读写器和ISO14443A/MIFARE卡与应答机进行通讯，而无需其它的电路。接收器提供一个强大而高效率的解调和解码电路，以处置契合ISO14443A的\t"/item/MF%20RC522/_blank"应答器信号。数字端处置ISO14443A帧和错误检测。此外，它还支持用于验证MIFARE系列产品的快速CRYPTO1加密算法。RFID模块的特点有：实时性：响应速度快，可自动读取ID号以获得所需的信息；防伪性：模块构成的微波标记是不可被伪造、修改和复制的；轻松快速的读取：数据能够透过外部包装来进行读取。识别的有效间距更大，当使用带有自带电池的有源标签时，有效的识别距离能够达到30米以上。更快的识别速度：电子标签在进入模块的磁场后，读取器就可以快速读取其中的信息；数据存储容量大：具备最大数据容量的条形码的存贮量也只能够存储2725个字节；若包括字母，储容的数据将会更少；\t"/item/%E5%B0%84%E9%A2%91%E8%AF%86%E5%88%AB%E7%B3%BB%E7%BB%9F/_blank"RFID则能够按照使用者的要求进行扩展；标签数据可动态更改：利用\t"/item/%E5%B0%84%E9%A2%91%E8%AF%86%E5%88%AB%E7%B3%BB%E7%BB%9F/_blank"编程器可以向写入数据，从而使RFID标签具有交互式便携式数据文件的功能，而且写入时间比打印条形码更短[10]；动态实时通讯：只要阅读器的有效身份及其位置内可见RFID标签中包含的物品，就可对其位置进行动态的追踪与监控，标签就会以每秒50至100次的高频率和阅读器进行通信。图3.5RFID模块如图7所示，RFID模块一共有8个引脚，其中第1脚：SDA：串行数据线第2脚：SCK：串行时钟线第3脚：MOSI：MCU数据输出；RFID模块数据输入；第4脚：MISO：MCU数据输入；RFID模块数据输出；第5脚：IRQ：中断请求输出第6脚：GND：地第7脚：RST：外部复位信号第8脚：3.3V：工作电压3.3.2RFID工作原理电子标签在进入RFID模块的磁场之后，它会主动的接收解读器发射的\t"/item/%E5%B0%84%E9%A2%91%E8%AF%86%E5%88%AB%E7%B3%BB%E7%BB%9F/_blank"射频信号，并利用在感应电流中获得的能量发送芯片存储产品的信息，在读取器读取并对接收到的信息进行解码后，将解码后的数据发送至信息处理器进行数据处理。一个整套完备的\t"/item/%E5%B0%84%E9%A2%91%E8%AF%86%E5%88%AB%E7%B3%BB%E7%BB%9F/_blank"RFID系统，由解读器，电子标签（\t"/item/%E5%B0%84%E9%A2%91%E8%AF%86%E5%88%AB%E7%B3%BB%E7%BB%9F/_blank"应答器）与运用软件系统这三个组件构成，这一套系统运行的工作原理，读取器将特定频率的无线射频能量发送到应答器，用于驱动\t"/item/%E5%B0%84%E9%A2%91%E8%AF%86%E5%88%AB%E7%B3%BB%E7%BB%9F/_blank"应答器电路将内部数据发送出来，解读器便按照顺序依次接收应答器发送的需要解读的数据，并进行下一步的数据处理[11]。从RFID读卡器和电子标签之间的通信措施来看，它们能够进一步细分为两种类型：感应耦合和反向散射耦合。依照实际运用的结构和技术来看，读取器可以是读取或写入设备，也可以是RFID系统控制的信息中心。读取器一般由连接器模块，收发器模块，管制模块和接口单元这四部分构成。读取器和应答器经常使用半双工通讯来交流信息，读取器也可以通过耦合的方式为无源应答器提供能量和时间。3.3.3RFID控制模块电路设计图3.6RFID模块连线图如图8所示，RFID模块与单片机通讯使用的是SPI通讯原理，SPI总线所需的四条总线SDA，SCK，MOSI，MISO，分别连接单片机的D10，D13，D11，D12，另外复位口连接上D9，以便重新复位RFID模块。3.4锂电池充电升压放电一体模块简介及电路设计3.4.1锂电池充电升压放电一体模块简介该模块battery一端两个接口可连接锂电池；input一端两个接口可输入4.5-8v的电压，且留有miniusb接口，可直接连接usb数据线进行供电；output一端两个接口可输出4.3-27v的电压，通过模块上的电位器调节输出电压。图3.7锂电池充电升压放电一体模块如图9所示，锂电池充电升压放电一体模块一共有6个引脚第0脚：输入负极第1脚：输入正极，接4.8-8v第2脚：输出负极第3脚：输出正极，接负载第4脚：接电池负极第5脚：接电池正极3.4.2锂电池充电升压放电一体模块电路设计图3.8电池模块接线图如图10所示，电池模块引出6个接口，其中右下角两个接口作为外部供电/充电的接口；左下角两个接口通过拨动开关连接到单片机的VIN口与GND口对单片机进行供电；上边引出的接口则连接一块3.7v锂电池，当对电池进行充电时，模块上的红色指示灯常亮；在充满电后，绿色指示灯常亮。去除充电线后，模块上的指示灯不在显示；并可通过模块上的电位器控制输出到单片机的电压。3.5其他电路设计3.5.1LED显示电路图3.9LED连线图如图11所示，红色指示灯与绿色指示灯分别连接单片机的D2口与D3口，通过这两个指示灯的状态，可看出当前单片机进入的模式，并确定信息匹配是否正确。3.5.2蜂鸣器电路图3.10蜂鸣器连线图如图12所示，蜂鸣器连接单片机的D4口，当信息匹配成功时，会鸣叫一声；当信息匹配错误时，蜂鸣器会长鸣两声，提示操作者所用药物出错。软件系统流程以及程序的设计4.1单片机主程序流程图图4.1单片机主程序流程图4.2软件开发环境简介arduinoIDE是专属于arduino单片机的开发平台，平台页面十分简洁，编译与烧录只需单个按键，芯片选择也一目了然，并不需要对根据不同的型号做太多的编译设置，可以让初学者有一个很好的体验。此次开发使用的是1.8.4版本，当完成工程代码的编写后，单击（√）编译按键即可对代码进行编译，编译是否成功结果将直接在下方的黑色方框上显示出来。当出现编译成功的提示后，即可点击（→）上传按键将bin文件上传到单片机中。Arduino单片机硬件上的连接也并不复杂，只需通过miniB型USB插口将单片机与电脑连接到一起，第一次连接需要安装arduino的驱动，之后将单片机与电脑连接后可直接通过开发环境进行烧录，而不需要连接特殊的烧录器，这也在无形中节省了开发过程中材料的费用。Arduino单片机对于初学者会是一次很好的开发体验，因为不止硬件和平台，软件程序部分也会有一个简介的框架，如图14所示，软件的框架较为简单，只有两大部分，分为setup函数与loop函数，setup函数只执行一次，因此各项功能的初始化都会放在此函数内，loop函数相当于while（1），会进行无限的循环运行，具体功能实现的代码会放在这一部分。并且对于大部分的功能函数都进行了封装，这个功能使得初学者可通过简单的语句更清晰的了解到各个功能运行的简单原理，但这同样带来了一个弊端，arduino对于进阶者并不友好，它封装的函数无法进行跳转去查看它完整的运行原理，无法真正的深入去学习。不过这也证明了arduino更多的是偏向刚刚接触单片机的新手，进阶部分还是需要其他的单片机。图4.2arduinoide4.3WiFi传输模块1.单片机上电后，经过串口协定向WiFi模块发送AT指令；a.首先将WiFi模块配置为STA模式。b.而后设置连接到WiFi路由器，并设置所要连接的路由器的名称以及密码。c.之后，连接到到网站，这边连接的是贝壳物联的服务器。d.最后，将WiFi模块设置为透传模式，并进入透传模式2.WiFi模块根据设定好的设备id与密码登录贝壳物联的服务器，登录成功后在贝壳物联的小程序上可以看到设备状态显示在线，即可开始WiFi模块与网关的通讯。3.在贝壳物联所提供的小程序上，可以看到在线与离线的设备，进入在线设备的页面，可通过数据指令向WiFi模块传输病患所需药品的信息。4.WiFi模块在接受到小程序一端发送的数据后，会对数据进行匹配与验证，匹配成功的数据会被储存在wifinum这一数组内，随后绿色LED熄灭，置标志num为1，系统进入等待RFID的状态。4.4RFID模块1.在WiFi模块存储数据后，置标志num为1，系统进入RFID读取模式。a.没有读取到贴有电子标签的滴液瓶，return；b.读取到重复的电子标签，return；c.读取到新的贴有电子标签的的滴液瓶：1.对电子标签的数据进行处理；2.将数据存储到nuidpicc数组里；3.将wifinum数组数据与nuidpicc数组数据进行对比，将匹配的结果通过LED与蜂鸣器显示出来。4.5LED显示1.单片机上电后，绿色LED常亮，红色LED常灭，系统进入wifi数据等待状态；2.当WiFi模块接受到病患所需药品的信息，验证无误后，绿色LED与红色LED常灭，系统进入RFID数据等待状态；3.当RFID模块读取到当前药品的信息，对信息进行解析后，对比WiFi模块读取的病患所需的药品信息：a.信息相匹配，绿色LED常亮，红色LED常灭，蜂鸣器鸣叫一声，置标志num为0，随后进入WiFi数据等待状态；b.信息不相匹配，红色LED闪烁后常亮，绿色LED常灭，蜂鸣器鸣叫两声，进入RFID数据等待状态；4.6信号质量测试1.如图4.3所示，分别将系统板放置在离WiFi主机1米，2米，3米，隔墙3米，将系统板放置金属屏蔽罩并距离路由器3米等位置，通过手机依次发送单一药品数据，如图4.4所示，通过串口监视器可以看到系统板一端可以接受到完整的信息，且接受延迟时间<1s。因此，此系统信息传输准确性与实时性有很好的保证。图4.3arduino单片机，WiFi模块，RFID模块连接图图4.4串口监视器数据结论毕业设计内容涉及到了网络传输技术，模电电子技术，射频识别技术等。完成此次毕业设计后我所得到的结论如下：通过射频技术识别病患所需用药是在现有的药瓶识别技术中使用不为广泛的技术，现在更多的是通过摄像头对药瓶的信息进行识别，这种识别方式难度多，可靠性与稳定性都存在较大的问题，药瓶表面的磨损对摄像头影响过大。因此我认为将射频识别技术运用于实际的药瓶识别上会有更大的发展性，药瓶上的电子标签也并非是一次性用品，是可以实现多次利用的，最为担忧的还是成本与人工方面，毕竟对标签的再回收利用也是一笔不低的费用。通过WiFi模块向单片机传输病患的信息，向较于蓝牙与zigebb，其最大的特点就是数据吞吐量大，且更适用与对实时性要求更高的医院等场景。对于病患信息的存储，最优的方案是与数据库相结合，这样才可实现对大量的信息进行存储处理，此处设计并没有实际运用到数据库，因此对于数据库与WiFi模块相结合的功能还停留在理想的状态中，等待知识不足后在进一步进行设计研究。此次设计并没有达到理想最优的设计成果，需要更进一步改进的部分，因为本人在设计APP与数据库方面，以及在环境测试，市场分析方面仍缺乏不足的经验，导致该系统工作中依旧存在瑕疵，未能达到理想的状态。因此，该系统在稳定性，安全性，实用性等方面，仍待进一步摸索和提高。参考文献[1]李莹.药瓶标签校验方法研究[D].沈阳工业大学，2015.[2]赵立华.老年人药瓶改良设计[J].科技创新导报，2016，13(17)：32-33.[3]张恩锋.Arduino应用于通用技术教学的探索[J].教育与装备研究，2019，35(10)：67-71.。[4]林宏泉.基于USB采集卡的压力数据采集系统[D].杭州电子科技大学,2015.[5]刘垚.基于Arduino的全平台控制智能插座系统设计与实现[D].天津大学,2016.[6]郭小华.基于无线传感器网络的无线网络控制系统研究[D].浙江大学2007[7]张晓培,覃万晴,黄宜军.基于无线局域网港口集装箱装卸桥的监控系统设计[J].现代电子技术,2017,40(23):18-22.[8]闫明.RFID技术在BK公司供应链优化中的应用研究[D].大连理工大学,2016.[9]陈国成.800/900MHz频段射频识别（RFID）读写器射频一致性测试系统研究与设计[D].北京邮电大学,2012.[10]周顺.基于RFID的仓库管理信息系统的设计与开发[D].复旦大学,2013.[11]初阳.面向智慧家庭系统手机NFC技术的设计与实现[D].中国科学院大学（工程管理与信息技术学院）,2015.致谢在这里，我首先必须先感谢我的指导老师陈桂宏老师，由于对毕业设计过程存在很多大大小小的疑惑，所以需要经常的去打扰她，有时陈老师工作繁忙无法第一时间回答我的问题，但也会在忙完后第一时间解答我的疑惑。对于毕业设计的各个阶段，她都会耐心的对我们讲解各个环节需要注意的点。从毕业设计题目选定，到论文撰写结束，她都给我带来了巨大的帮助。我在这里由衷的再次感谢陈桂宏老师。其次，我要感谢大学里所有教导过我的老师，在大学路上指导我的师兄师姐，他们教会我的不仅是成长路上的知识，更多的是在这个社会生存的道理，在平时生活中遇到的各类的问题，也是在他们耐心的指导下一路走来，也是有了他们，才让我对大学生涯结束后的历程不会太过迷茫无措。最后，我要感谢我的母校，四年的大学生活说短不短，说长不长，但在这四年的时间里学到的与经历的使我受益良多，这这里也结识到了许多志同道合的朋友，这也是母校对于我们的馈赠。附录附件1匹配系统原理图

HYPERLINK电脑快捷知识大全编辑本段一、常见用法F1显示当前程序或者windows的帮助内容。F2当你选中一个文件的话，这意味着“重命名”F3当你在桌面上的时候是打开“查找：所有文件”对话框F10或ALT激活当前程序的菜单栏windows键或CTRL+ESC打开开始菜单CTRL+ALT+DELETE在win9x中打开关闭程序对话框DELETE删除被选择的选择项目，如果是文件，将被放入回收站SHIFT+DELETE删除被选择的选择项目，如果是文件，将被直接删除而不是放入回收站CTRL+N新建一个新的文件CTRL+O打开“打开文件”对话框CTRL+P打开“打印”对话框CTRL+S保存当前操作的文件CTRL+X剪切被选择的项目到剪贴板CTRL+INSERT或CTRL+C复制被选择的项目到剪贴板SHIFT+INSERT或CTRL+V粘贴剪贴板中的内容到当前位置ALT+BACKSPACE或CTRL+Z撤销上一步的操作ALT+SHIFT+BACKSPACE重做上一步被撤销的操作Windows键+L锁屏键Windows键+M最小化所有被打开的窗口。Windows键+SHIFT+M重新将恢复上一项操作前窗口的大小和位置Windows键+E打开资源管理器Windows键+F打开“查找：所有文件”对话框Windows键+R打开“运行”对话框Windows键+BREAK打开“系统属性”对话框Windows键+CTRL+F打开“查找：计算机”对话框SHIFT+F10或鼠标右击打开当前活动项目的快捷菜单SHIFT在放入CD的时候按下不放，可以跳过自动播放CD。在打开word的时候按下不放，可以跳过自启动的宏ALT+F4关闭当前应用程序ALT+SPACEBAR打开程序最左上角的菜单ALT+TAB切换当前程序ALT+ESC切换当前程序ALT+ENTER将windows下运行的MSDOS窗口在窗口和全屏幕状态间切换PRINTSCREEN将当前屏幕以图象方式拷贝到剪贴板ALT+PRINTSCREEN将当前活动程序窗口以图象方式拷贝到剪贴板CTRL+F4关闭当前应用程序中的当前文本（如word中）CTRL+F6切换到当前应用程序中的下一个文本（加shift可以跳到前一个窗口）在IE中：ALT+RIGHTARROW显示前一页（前进键）ALT+LEFTARROW显示后一页（后退键）CTRL+TAB在页面上的各框架中切换（加shift反向）F5刷新CTRL+F5强行刷新目的快捷键激活程序中的菜单栏F10执行菜单上相应的命令ALT+菜单上带下划线的字母关闭多文档界面程序中的当前窗口CTRL+F4关闭当前窗口或退出程序ALT+F4复制CTRL+C剪切CTRL+X删除DELETE显示所选对话框项目的帮助F1显示当前窗口的系统菜单ALT+空格键显示所选项目的快捷菜单SHIFT+F10显示“开始”菜单CTRL+ESC显示多文档界面程序的系统菜单ALT+连字号(-)粘贴CTRL+V切换到上次使用的窗口或者按住ALT然后重复按TAB，切换到另一个窗口ALT+TAB撤消CTRL+Z编辑本段二、使用“Windows资源管理器”的快捷键目的快捷键如果当前选择展开了,要折叠或者选择父文件夹左箭头折叠所选的文件夹NUMLOCK+负号(-)如果当前选择折叠了，要展开或者选择第一个子文件夹右箭头展开当前选择下的所有文件夹NUMLOCK+*展开所选的文件夹NUMLOCK+加号(+)在左右窗格间切换F6编辑本段三、使用WINDOWS键可以使用Microsoft自然键盘或含有Windows徽标键的其他任何兼容键盘的以下快捷键。目的快捷键在任务栏上的按钮间循环WINDOWS+TAB显示“查找：所有文件”WINDOWS+F显示“查找：计算机”CTRL+WINDOWS+F显示“帮助”WINDOWS+F1显示“运行”命令WINDOWS+R显示“开始”菜单WINDOWS显示“系统属性”对话框WINDOWS+BREAK显示“Windows资源管理器”WINDOWS+E最小化或还原所有窗口WINDOWS+D撤消最小化所有窗口SHIFT+WINDOWS+M编辑本段四、“我的电脑”和“资源管理器”的快捷键目的快捷键关闭所选文件夹及其所有父文件夹按住SHIFT键再单击“关闭按钮（仅适用于“我的电脑”）向后移动到上一个视图ALT+左箭头向前移动到上一个视图ALT+右箭头查看上一级文件夹BACKSPACE编辑本段五、使用对话框中的快捷键目的快捷键取消当前任务ESC如果当前控件是个按钮，要单击该按钮或者如果当前控件是个复选框，要选择或清除该复选框或者如果当前控件是个选项按钮，要单击该选项空格键单击相应的命令ALT+带下划线的字母单击所选按钮ENTER在选项上向后移动SHIFT+TAB在选项卡上向后移动CTRL+SHIFT+TAB在选项上向前移动TAB在选项卡上向前移动CTRL+TAB如果在“另存为”或“打开”对话框中选择了某文件夹，要打开上一级文件夹BACKSPACE在“另存为”或“打开”对话框中打开“保存到”或“查阅”F4刷新“另存为”或“打开”对话框F5编辑本段六、桌面、我的电脑和“资源管理器”快捷键选择项目时，可以使用以下快捷键。目的快捷键插入光盘时不用“自动播放”功能按住SHIFT插入CD-ROM复制文件按住CTRL拖动文件创建快捷方式按住CTRL+SHIFT拖动文件立即删除某项目而不将其放入SHIFT+DELETE“回收站”显示“查找：所有文件”F3显示项目的快捷菜单APPLICATION键刷新窗口的内容F5重命名项目F2选择所有项目CTRL+A查看项目的属性ALT+ENTER或ALT+双击可将APPLICATION键用于Microsoft自然键盘或含有APPLICATION键的其他兼容键编辑本段七、Microsoft放大程序的快捷键这里运用Windows徽标键和其他键的组合。快捷键目的Windows徽标+PRINTSCREEN将屏幕复制到剪贴板（包括鼠标光标）Windows徽标+SCROLLLOCK将屏幕复制到剪贴板（不包括鼠标光标）Windows徽标+PAGEUP切换反色。Windows徽标+PAGEDOWN切换跟随鼠标光标Windows徽标+向上箭头增加放大率Windows徽标+向下箭头减小放大率编辑本段八、使用辅助选项快捷键目的快捷键切换筛选键开关右SHIFT八秒切换高对比度开关左ALT+左SHIFT+PRINTSCREEN切换鼠标键开关左ALT+左SHIFT+NUMLOCK切换粘滞键开关SHIFT键五次切换切换键开关NUMLOCK五秒QQ快捷键，玩QQ更方便Alt+S快速回复Alt+C关闭当前窗口Alt+H打开聊天记录Alt+T更改消息模式Ait+J打开聊天纪录Ctrl+A全选当前对话框里的内容Ctrl+FQQ里直接显示字体设置工具条Ctrl+J输入框里回车(跟回车一个效果)Ctrl+M输入框里回车(跟回车一个效果)Ctrl+L对输入框里当前行的文字左对齐Ctrl+R对输入框里当前行的文字右对齐Ctrl+E对输入框里当前行的文字居中Ctrl+V在qq对话框里实行粘贴Ctrl+Z清空/恢复输入框里的文字Ctrl+回车快速回复这个可能是聊QQ时最常用到的了Ctrl+Alt+Z快速提取消息Ctrl+Alt+A捕捉屏幕最常用的快捷键F5刷新DELETE删除TAB改变焦点CTRL+C复制CTRL+X剪切CTRL+V粘贴CTRL+A全选CTRL+Z撤销CTRL+S保存ALT+F4关闭CTRL+Y恢复ALT+TAB切换CTRL+F5强制刷新CTRL+W关闭CTRL+F查找SHIFT+DELETE永久删除CTRL+ALT+DEL任务管理SHIFT+TAB-反向切换CTRL+空格--中英文输入切换CTRL+Shift输入法切换CTRL+ESC--开始菜单CTRL+ALT+ZQQ快速提取消息CTRL+ALT+AQQ截图工具CTRL+ENTERQQ发消息Alt+1保存当前表单Alt+2保存为通用表单Alt+A展开收藏夹列表资源管理器END显示当前窗口的底端HOME显示当前窗口的顶端NUMLOCK+数字键盘的减号(-)折叠所选的文件夹NUMLOCK+数字键盘的加号(+)显示所选文件夹的内容NUMLOCK+数字键盘的星号(*)显示所选文件夹的所有子文件夹向左键当前所选项处于展开状态时折叠该项，或选定其父文件夹向右键当前所选项处于折叠状态时展开该项，或选定第一个子文件夹自然键盘【窗口】显示或隐藏“开始”菜单【窗口】+F1帮助【窗口】+D显示桌面【窗口】+R打开“运行”【窗口】+E打开“我的电脑”【窗口】+F搜索文件或文件夹【窗口】+U打开“工具管理器”【窗口】+BREAK显示“系统属性”【窗口】+TAB在打开的项目之间切换辅助功能按右边的SHIFT键八秒钟切换筛选键的开和关按SHIFT五次切换粘滞键的开和关按NUMLOCK五秒钟切换切换键的开和关左边的ALT+左边的SHIFT+NUMLOCK切换鼠标键的开和关左边的ALT+左边的SHIFT+PRINTSCREEN切换高对比度的开和关运行按“开始”－“运行”，或按WIN键+R，在『运行』窗口中输入：（按英文字符顺序排列）%temp%打开临时文件夹.C:\DocumentsandSettings\用户名所在文件夹..C:\DocumentsandSettings...我的电脑\C盘appwize.cpl添加、删除程序access.cpl辅助功能选项