基于單片機的醫(yī)療物資管理系統(tǒng)設(shè)計

xxvii1緒論研究背景和意義隨著醫(yī)療事業(yè)的高速發(fā)展，醫(yī)院的醫(yī)療物資種類和數(shù)量也在不斷增加，傳統(tǒng)的人工管理已經(jīng)難以滿足實際需求。醫(yī)療物資管理是醫(yī)院后勤保障工作的重要組成部分，直接關(guān)系到醫(yī)療質(zhì)量和醫(yī)療成本的控制。良好的醫(yī)療物資管理不僅能夠確保醫(yī)療物品的及時供應(yīng)，避免因物資短缺而影響正常醫(yī)療工作的開展，還能減少物資浪費，降低采購和庫存成本，從而提高醫(yī)院的經(jīng)營效益。目前，醫(yī)院的物資管理仍以人工方式為主，存在諸多不足之處。首先，傳統(tǒng)的人工管理效率低下，工作量大，容易出現(xiàn)漏管和差錯。其次，人工管理模式缺乏對物資實時狀態(tài)的監(jiān)控，難以及時發(fā)現(xiàn)庫存異常并采取相應(yīng)措施。再者，人工管理流程復(fù)雜，物資的流轉(zhuǎn)信息無法及時準(zhǔn)確地記錄，影響了對物資的全程跟蹤和質(zhì)量把控。此外，傳統(tǒng)模式缺乏對突發(fā)事件的快速響應(yīng)能力，當(dāng)發(fā)生重大疫情或災(zāi)難時，往往難以快速調(diào)配所需物資，影響應(yīng)急救援工作。圖1.1物資管理系統(tǒng)為解決上述問題，迫切需要引入先進的物聯(lián)網(wǎng)、自動識別等技術(shù)，實現(xiàn)醫(yī)療物資的智能化管理。通過自動化系統(tǒng)收集庫存信息、監(jiān)控物資狀態(tài)、記錄流轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)，可以全面提高管理的科學(xué)性、精準(zhǔn)性和高效性，實現(xiàn)醫(yī)療物資的動態(tài)監(jiān)控和資源的優(yōu)化調(diào)配。同時，智能管理系統(tǒng)還需具備用戶權(quán)限管理、數(shù)據(jù)安全防護等功能，確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性和可靠性，保護患者個人隱私。目前，RFID、單片機控制、無線傳輸?shù)燃夹g(shù)已經(jīng)趨于成熟，具備了將其應(yīng)用于醫(yī)療物資管理的技術(shù)基礎(chǔ)。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀針對醫(yī)院物資管理的智能化和信息化，國內(nèi)外專家學(xué)者進行了大量研究。國外在這一領(lǐng)域起步相對較早，研究也更加深入。1.2.1國外研究現(xiàn)狀在國外，美國學(xué)者最早提出將RFID技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)院物資管理。早在1999年，researvU資產(chǎn)管理公司就開發(fā)了首個基于單片機的醫(yī)院物資跟蹤系統(tǒng)。2005年，德克薩斯大學(xué)阿靈頓分校的Sameer等人提出了一種集成RFID和ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的醫(yī)院物資管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過RFID標(biāo)簽追蹤物資位置，ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，實現(xiàn)全程監(jiān)控和遠(yuǎn)程管理，獲得了不錯的效果。2011年，美國康奈爾大學(xué)的研究團隊設(shè)計了一套基于單片機和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的醫(yī)院資產(chǎn)管理系統(tǒng)，利用主動式RFID技術(shù)和ZigBee網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實現(xiàn)了醫(yī)院資產(chǎn)的實時定位和狀態(tài)監(jiān)測。同年，其他學(xué)者還提出了集成RFID、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和機器人的醫(yī)院手術(shù)室智能管理系統(tǒng)。近些年，RFID和移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展為醫(yī)院物資管理帶來新的契機。2017年，耶魯大學(xué)和科羅拉多州立大學(xué)團隊合作，研發(fā)了一款基于單片機和智能手機APP的醫(yī)院資產(chǎn)管理系統(tǒng)。圖1.2RFID技術(shù)1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀在國內(nèi)，RFID（無線射頻識別）技術(shù)在醫(yī)療物資管理中的應(yīng)用研究雖然起步較晚，但發(fā)展勢頭迅猛。通過RFID技術(shù)，醫(yī)療機構(gòu)能更有效地追蹤和管理藥品、設(shè)備和耗材等關(guān)鍵物資，從而提高運營效率和醫(yī)療質(zhì)量。醫(yī)療機構(gòu)實現(xiàn)對醫(yī)療物資的實時監(jiān)控和管理，提高醫(yī)療物資的利用率和管理效率。該系統(tǒng)可以對醫(yī)療物資進行追蹤和定位，減少物資的浪費和損失，提高醫(yī)療機構(gòu)的服務(wù)質(zhì)量和安全性。同時，RFID醫(yī)療物資管理系統(tǒng)也可以為醫(yī)療機構(gòu)提供數(shù)據(jù)分析和決策支持，幫助醫(yī)療機構(gòu)優(yōu)化物資采購和管理流程。2021年，上海交通大學(xué)的徐美云等學(xué)者就巧妙地結(jié)合了RFID與條碼技術(shù)，研發(fā)出一套醫(yī)院智能藥品管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過射頻識別精準(zhǔn)追蹤藥品的流向和使用情況，顯著提升了藥品管理的安全性和透明度，減少了藥品誤用或濫用的風(fēng)險。同年，北京工業(yè)大學(xué)的王樹槐團隊也不甘示弱，他們設(shè)計了基于單片機和.NET框架的中藥智能管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅提高了中藥材的庫存管理效率，還通過智能化分析，為中藥材的采購和使用提供了數(shù)據(jù)支持。到了2022年，哈爾濱工程大學(xué)的陳建利等人更進一步，他們提出了一種用于手術(shù)室物品管理的跟蹤系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)合了單片機與PDA（個人數(shù)碼助理）技術(shù)。這一創(chuàng)新使得手術(shù)室內(nèi)的醫(yī)療器械和物品管理更加精確和高效，極大地提升了手術(shù)室的運作效率和安全性。近年來，移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)也不斷被融入到醫(yī)療物資管理領(lǐng)域。例如，2018年重慶大學(xué)的冉文革等人就設(shè)計了一種先進的醫(yī)院物資管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于單片機、物聯(lián)網(wǎng)云平臺等技術(shù)，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)集中存儲，大大提高了醫(yī)院物資管理的便捷性和時效性。而在2020年，西安交通大學(xué)的趙宇團隊則提出了一種全新的物資信息化管理架構(gòu)。他們將RFID、二維碼、北斗導(dǎo)航等多種技術(shù)融為一體，打造了一個支持物資全生命周期智能化管理的系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅能夠?qū)崟r追蹤物資的位置和狀態(tài)，還能通過大數(shù)據(jù)分析預(yù)測物資需求，為醫(yī)院的采購和庫存管理提供有力支持。這些案例充分展示了RFID技術(shù)在醫(yī)療物資管理中的廣闊應(yīng)用前景和無限潛力。隨著技術(shù)的不斷進步和創(chuàng)新應(yīng)用的不斷涌現(xiàn)，我們有理由相信，RFID技術(shù)將在醫(yī)療物資管理領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。國內(nèi)外研究表明，RFID是未來醫(yī)院物資管理的核心技術(shù)之一，與其他新興技術(shù)如無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算等相結(jié)合，可以顯著提高物資管理的智能化和自動化水平。但如何降低系統(tǒng)復(fù)雜度和成本、提高系統(tǒng)的實用性和易用性，仍需要專家學(xué)者進一步研究和實踐探索。1.3研究內(nèi)容為了解決傳統(tǒng)醫(yī)療物資管理模式存在的種種不足，提高物資管理的智能化和自動化水平，本文設(shè)計了一種基于單片機的RFID醫(yī)療物資管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要研究內(nèi)容包括：（1）搭建系統(tǒng)的整體硬件平臺。系統(tǒng)所需硬件包括單片機控制器、RFID讀寫設(shè)備、LCD液晶模塊、按鍵模塊、報警模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路等。單片機作為系統(tǒng)的控制核心，協(xié)調(diào)各功能模塊的工作；RFID讀寫設(shè)備完成對物資的自動識別和追蹤；LCD液晶模塊顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)和庫存信息；按鍵模塊作為用戶輸入控制指令的接口；報警模塊發(fā)出聲光報警，提醒異常情況；藍(lán)牙模塊實現(xiàn)與上位機的數(shù)據(jù)交互；模數(shù)轉(zhuǎn)換器完成模擬量與數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。（2）設(shè)計系統(tǒng)各功能模塊的硬件電路和接口電路。例如，通過電路設(shè)計實現(xiàn)單片機與RFID讀寫設(shè)備的串行通信連接，使能RFID讀卡信息的接收；LCD1602與單片機通過并行總線連接，完成數(shù)據(jù)和控制命令的傳輸；按鍵、報警器等外設(shè)均與單片機I/O口連接，接收或執(zhí)行單片機發(fā)出的控制指令。（3）開發(fā)系統(tǒng)的軟件程序，實現(xiàn)各功能模塊的軟件控制。主要包括單片機的初始化程序、主循環(huán)程序、中斷服務(wù)程序、硬件驅(qū)動程序等。其中，主循環(huán)程序中的按鍵掃描和讀卡識別功能、LCD顯示控制、藍(lán)牙通信程序是重點內(nèi)容；而中斷服務(wù)程序和驅(qū)動程序則對各外設(shè)硬件進行控制和管理。（4）測試整個系統(tǒng)，分析和評估系統(tǒng)性能。通過軟硬件仿真測試和實際運行測試兩個階段，檢查系統(tǒng)各個功能模塊的工作狀態(tài)，評估功能的完備性和可靠性，觀察系統(tǒng)是否滿足預(yù)期的設(shè)計指標(biāo)，并記錄測試數(shù)據(jù)。（5）總結(jié)系統(tǒng)設(shè)計過程中的經(jīng)驗教訓(xùn)，分析系統(tǒng)的不足之處，提出針對性的優(yōu)化與改進方案。對于暴露出的硬件電路缺陷、軟件程序Bug等問題，采取有效的解決措施并對系統(tǒng)進行完善，以確保系統(tǒng)能夠穩(wěn)定可靠地運行。通過上述研究內(nèi)容，最終構(gòu)建出一套安全可靠、功能完善的醫(yī)療物資智能化管理系統(tǒng)，為醫(yī)院后勤保障工作提供技術(shù)支撐。該系統(tǒng)不僅能夠全面監(jiān)控醫(yī)療物資的實時狀態(tài)，提高庫存管理效率；還能快速響應(yīng)突發(fā)事件，合理調(diào)配物資，確保醫(yī)療救援工作的高效開展；同時系統(tǒng)具有權(quán)限管理功能，確保數(shù)據(jù)的安全性和可靠性?？傊隧椦芯靠梢燥@著提高醫(yī)院管理水平，減輕工作負(fù)擔(dān)，降低運營成本，對推動智慧醫(yī)療事業(yè)具有重要意義。1.4本章小結(jié)本章首先介紹了醫(yī)療物資管理的研究背景和意義，強調(diào)了醫(yī)療物資管理在提升醫(yī)院運營效率和質(zhì)量中的重要作用。接著，回顧了國內(nèi)外在該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，分析了RFID技術(shù)在醫(yī)療物資管理中的應(yīng)用趨勢。最后，明確了本文的研究內(nèi)容，即設(shè)計一種基于單片機的RFID醫(yī)療物資管理系統(tǒng)，以提高醫(yī)療物資管理的智能化和自動化水平。通過本章的闡述，為后續(xù)章節(jié)提供了研究的理論基礎(chǔ)和方向。2功能與設(shè)計方案2功能與設(shè)計方案2.1系統(tǒng)功能設(shè)計系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)配備RFID讀寫設(shè)備,利用RFID技術(shù)對每件醫(yī)療物資進行電子標(biāo)識和追蹤。醫(yī)療物資接入系統(tǒng)時,RFID讀寫器可識別物品的RFID電子標(biāo)簽,自動獲取產(chǎn)品名稱、規(guī)格型號、生產(chǎn)日期、使用期限等相關(guān)信息,無需人工錄入,提高了工作效率。同時,系統(tǒng)可隨時查詢某件醫(yī)療物資的存放位置、流轉(zhuǎn)軌跡,掌握物資動態(tài)。當(dāng)物資入庫時,系統(tǒng)自動記錄其入庫時間、入庫數(shù)量、品質(zhì)狀態(tài)、生產(chǎn)批號、供應(yīng)商信息等數(shù)據(jù),形成完整的物資信息檔案。通過RFID技術(shù)實現(xiàn)物資全生命周期的追蹤管理,從采購、入庫、配送到使用的每個環(huán)節(jié)都有電子數(shù)據(jù)記錄,確保物資來源可查、去向可追。系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)有庫存數(shù)據(jù)管理模塊,可實時統(tǒng)計分類物資的實際庫存量,并與安全庫存量進行對比,發(fā)現(xiàn)異常及時報警,從而實現(xiàn)對物資庫存的動態(tài)監(jiān)控和管理。此外,系統(tǒng)還可集成醫(yī)院EMR系統(tǒng)、手術(shù)排期系統(tǒng)等其他信息系統(tǒng),自動統(tǒng)計未來一段時間內(nèi)的物資需求量,結(jié)合現(xiàn)有庫存,自動觸發(fā)采購流程,實現(xiàn)物資供應(yīng)的自動化運作,減輕人工操作壓力。為應(yīng)對突發(fā)性疫情、自然災(zāi)害等緊急情況,系統(tǒng)需具備快速搜索和調(diào)配物資的功能。當(dāng)出現(xiàn)應(yīng)急情況時,系統(tǒng)可根據(jù)事件類型和需求快速查找所需物資的庫存量和位置,并從全院范圍內(nèi)調(diào)配所需物資,確保急救物資及時到位。同時系統(tǒng)還應(yīng)具有應(yīng)急預(yù)案編制功能,提前制定好各種突發(fā)情況的物資調(diào)配方案,以最大限度縮短響應(yīng)時間。系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置不同級別的用戶權(quán)限,包括管理員、普通用戶等。登錄系統(tǒng)時需要進行賬號密碼認(rèn)證,只有擁有相應(yīng)權(quán)限的用戶才能進行數(shù)據(jù)查詢、修改等操作。同時,系統(tǒng)應(yīng)對用戶操作行為進行審計跟蹤,防止數(shù)據(jù)被非法篡改。此外,系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)節(jié)也需要加密保護,避免敏感數(shù)據(jù)泄露。這些安全防護措施可確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性和私密性。系統(tǒng)內(nèi)置智能報警模塊,可自動監(jiān)測物資庫存量和品質(zhì)狀態(tài),一旦發(fā)現(xiàn)異常情況如庫存量剩余過低、物品保質(zhì)期即將到期等,及時通過聲光報警的方式提醒管理人員。總的來說,融入RFID和信息化技術(shù)的醫(yī)療物資管理系統(tǒng),可以實現(xiàn)物資全流程的自動化管理,提高工作效率、降低人工成本,確保物資供應(yīng)及時、庫存精準(zhǔn)、使用規(guī)范,為醫(yī)院高效運營提供堅實保障。2.2系統(tǒng)方案比較2.2.1控制器的選擇方案一：STC89C52STC89C52是一款基于經(jīng)典51內(nèi)核的8位單片機，內(nèi)置8KB程序存儲器和512字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器，資源適中；工作電壓5V，主頻可達(dá)11.0592MHz，處理速度較快；集成2個16位定時器/計數(shù)器、5個中斷源、2個數(shù)據(jù)指針等豐富資源；兼容51內(nèi)核指令系統(tǒng)，移植簡單，編程和開發(fā)環(huán)境成熟；制程工藝成熟，芯片體積小、功耗低、價格便宜、有高性價比、易于使用、可靠性高、功耗低等特點。同時，它還具有較強的抗干擾能力和較高的運算速度，適用于許多嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用。然而，STC89C52單片機也存在一些缺點，例如它的存儲空間和RAM容量相對較小，不適合處理大量數(shù)據(jù)。此外，它指令集較為簡單，不如其他單片機有更強的功能和擴性。圖2.1STC89C52實物圖方案二：STM32F103STM32F103是一款基于ARMCortex-M3內(nèi)核的32位高性能微控制器，其主頻高達(dá)72MHz，存儲資源豐富（512KBFLASH+64KBSRAM）；支持多種通信接口，具有豐富的定時器和中斷資源芯片功耗低，支持多種低功耗模式，有利于節(jié)省電能；采用JTAG/SWD調(diào)試接口，方便程序下載和調(diào)試；支持RTOS/TCP-IP等協(xié)議棧，可開發(fā)復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)；社區(qū)活躍，軟硬件資源豐富，具有較高的性能和可靠性，能夠支持多種外設(shè)和通信接口，它還具有較低的功耗和成本，易于開發(fā)和調(diào)試。然而，STM32F103單片機也存在一些缺點。首先，它的開發(fā)環(huán)境相對較為復(fù)雜，需要掌握一定的軟件技術(shù)。其次，于其廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和功能豐富的特性，可能會導(dǎo)致一些安全問題，需要進行充分的測試和驗證。最后，由于其應(yīng)用范圍廣泛，可能會受到一些政策和法規(guī)的限制，需要遵守相關(guān)的規(guī)定。圖2.2STM32F103實物圖STC89C52優(yōu)點是資源適中、功能完備、成本低廉、開發(fā)簡單；缺點是處理能力一般，不支持操作系統(tǒng)等高級功能。STM32F103優(yōu)點是性能出色、資源豐富、可擴展性強；缺點是價格昂貴，開發(fā)環(huán)境復(fù)雜。對于本醫(yī)療物資管理系統(tǒng)，處理需求相對簡單，對單片機性能和資源要求不太高，因此選擇經(jīng)濟實惠、編程簡單的STC89C52更為合適。單片機只需具備基本的通信接口、存儲空間和控制能力，就可滿足系統(tǒng)需求。而高端的STM32F103顯然過于昂貴且資源有余。基于成本和實用性考慮，最終選定STC89C52作為系統(tǒng)控制核心。2.3.2通訊模塊的選型方案一:串口串行通信是一種經(jīng)典且被廣泛應(yīng)用的通信方式,其核心是串口。串口通信具有簡單可靠、成本低廉等顯著優(yōu)勢。由于只需較少的硬件線路(通常為3根),其連接和控制都相對簡單直觀。再加上標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、穩(wěn)定性高,串口通信一直是嵌入式系統(tǒng)中的常用選擇。但其傳輸速率相對較低,只適合于低速率的數(shù)據(jù)傳輸場景。如果對傳輸速率有較高要求,串口就難以滿足需求了。方案二:并口相比串口通信,并口通信可以實現(xiàn)高速率的數(shù)據(jù)傳輸。它可以同時傳輸多個比特,從而大幅提高了數(shù)據(jù)傳輸效率。并口通信在高速數(shù)據(jù)采集、圖像傳輸?shù)葓鼍岸加辛己玫膽?yīng)用前景。但并口通信需要更多的硬件線路,一般需8-25根數(shù)據(jù)線,布線和控制電路都相對復(fù)雜。此外,并口的最大傳輸距離一般不超過幾米,遠(yuǎn)程通信能力較弱。本項目對于通信速率的要求不太高,串口通信完全可以滿足需求?？紤]到串口通信成本低廉、可靠性高、應(yīng)用廣泛等優(yōu)點,因此選擇串口作為通訊模塊。當(dāng)然,如果未來項目對通信速率有了提升要求,也可考慮采用并口或其他高速通信技術(shù)。2.3.3顯示模塊的選型方案一:LCD1602LCD1602是一種常見的字符型液晶顯示模塊,自問世以來一直廣泛應(yīng)用于各類嵌入式系統(tǒng)。它最大的優(yōu)點是體積小、功耗低、成本低廉且可靠性高。尤其對于一些對顯示內(nèi)容要求不高的場景,如顯示簡單的文字信息或計數(shù)值,LCD1602就可以完全滿足要求。然而,它只能顯示2行16列的字符,顯示內(nèi)容十分有限,對于需要顯示圖形或大量文字的場合就力有未及了。圖2.3LCD1602實物圖方案二:LCD12864LCD12864是一種較大的圖形點陣液晶顯示模塊,可顯示128*64個像素點組成的圖形、漢字和其他字符。不僅顯示內(nèi)容豐富,還可自由設(shè)計各種圖形界面,為用戶提供良好的交互體驗。LCD12864的對比度高、視角寬,即使在強光環(huán)境下也能保持良好的顯示效果。當(dāng)然,功能的增強也意味著LCD12864的功耗和生產(chǎn)成本會略高于LCD1602。圖2.4LCD12864實物圖本項目需要顯示圖形、漢字等內(nèi)容,單一的文字顯示已難以滿足需求。為了提供更加友好的人機交互界面,最終選擇LCD12864作為顯示模塊。雖然成本和功耗略高,但豐富的顯示功能和良好的可視性,完全值得投資。合理的硬件設(shè)計,也可以在一定程度上降低LCD12864的功耗。2.3.4按鍵模塊的選型方案一:獨立按鍵獨立按鍵指每個按鍵單獨連接到IO口,按鍵狀態(tài)檢測十分簡單,只需對應(yīng)IO口讀入電平即可。該方案設(shè)計最為簡單,無需專門的控制電路和掃描算法,對硬件資源的占用也最少。但當(dāng)按鍵數(shù)量較多時,就會占用大量的IO口資源,給硬件設(shè)計帶來一定壓力。圖2.5獨立按鍵實物圖方案二:矩陣按鍵矩陣按鍵是將多個按鍵排列成行列矩陣的形式,通過行列掃描的方式,節(jié)省了IO口的使用。以8*8按鍵矩陣為例,只需要16個IO口就能完成64個按鍵的檢測,大大減輕了硬件資源的壓力。但矩陣按鍵的控制電路相對復(fù)雜,需要編寫專門的掃描控制程序,存在"按鍵阻塞"等問題,且對按鍵質(zhì)量的要求較高。圖2.6矩陣按鍵實物圖本項目按鍵數(shù)量不算太多,為了設(shè)計簡單可靠,最終選擇獨立按鍵作為按鍵模塊。獨立按鍵雖然占用了一些IO資源,但作為控制終端,IO口數(shù)量往往不成問題。后期如果需要增加按鍵數(shù)量,也可考慮改為矩陣按鍵方式。2.3.5射頻模塊的選型方案一:RFIDRFID作為一種非接觸式自動識別技術(shù),具有多項突出優(yōu)勢。首先,RFID的讀寫距離可達(dá)幾米甚至幾十米,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他近距離無線通信技術(shù)。其次,RFID可在惡劣的環(huán)境條件下穩(wěn)定工作,如潮濕、灰塵、溫度劇烈變化等,這使得它非常適合工廠、物流等應(yīng)用場景。此外,RFID還具備出色的數(shù)據(jù)保密性,可防止敏感數(shù)據(jù)被竊取或篡改。然而,RFID系統(tǒng)的建設(shè)和維護成本較高,且需要專門的讀寫器設(shè)備,與移動終端的集成存在一定困難。圖2.7RFID實物圖方案二:NFCNFC(近場通信)是近年來興起的一種短距離無線通信技術(shù),可實現(xiàn)設(shè)備之間的簡單無線數(shù)據(jù)傳輸。NFC最大的優(yōu)勢在于低功耗、通信距離短(一般10cm內(nèi))以及安全性高。由于只能應(yīng)用于極近距離的場景,NFC不太可能被惡意讀取或干擾。此外,NFC技術(shù)的缺點之一是其通信距離相對較短，通常只有幾厘米。此外，NFC技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸速度相對較慢，無法處理大量數(shù)據(jù)。另外，NFC技術(shù)的安全性也存在一定的風(fēng)險，因為它容易受到非授權(quán)訪問和攻擊。NFC已被廣泛集成到智能手機等移動終端中,可與其無縫對接。但通信距離較短的缺點也限制了其應(yīng)用范圍。圖2.8NFC實物圖經(jīng)過綜合權(quán)衡,本項目最終選擇RFID作為射頻模塊。盡管RFID的建設(shè)成本較高,但其讀寫距離遠(yuǎn)、環(huán)境適應(yīng)性強、數(shù)據(jù)保密性高等優(yōu)勢,使其更加適合物品識別和跟蹤類應(yīng)用場景。與NFC相比,RFID的應(yīng)用范圍更加廣泛,整體實力更強。當(dāng)然,如何降低RFID系統(tǒng)成本,提高與移動終端的集成能力,也是需要重點關(guān)注的問題。2.3整體方案概述本醫(yī)療物資管理系統(tǒng)采用RFID、單片機控制、液晶顯示、藍(lán)牙通信等技術(shù)，構(gòu)建一套集物資自動識別、庫存監(jiān)控、用戶權(quán)限管理等功能于一體的智能化管理平臺。系統(tǒng)的核心是基于STC89C52單片機的控制主機。單片機作為系統(tǒng)的"大腦"，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)各功能模塊的工作。其中，RFID讀寫器與單片機串口相連，讀取物品RFID標(biāo)簽信息并傳遞給單片機；LCD1602液晶顯示模塊通過并行總線接口與單片機連接，用于顯示系統(tǒng)菜單、提示信息和物資相關(guān)數(shù)據(jù)；按鍵模塊、報警模塊、藍(lán)牙模塊均與單片機I/O口相連，分別實現(xiàn)用戶控制輸入、異常情況報警和與上位機的數(shù)據(jù)交互。RFID讀寫設(shè)備采集的是模擬量信號，需要ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換為單片機可識別的數(shù)字量。系統(tǒng)的電源由電池組和DC-DC電源轉(zhuǎn)換器組成，為所有模塊提供5V的直流電源。在系統(tǒng)軟件方面，程序的開發(fā)和編寫基于Keil4集成環(huán)境，使用C51編程語言。主要包括單片機初始化程序、主循環(huán)程序、硬件驅(qū)動程序等模塊。初始化程序完成對各硬件接口的配置；主循環(huán)程序則是通過掃描按鍵和RFID讀卡器的狀態(tài)，實現(xiàn)菜單選擇和讀卡識別功能；而硬件驅(qū)動程序則負(fù)責(zé)對各外設(shè)硬件進行控制和管理。管理人員通過按鍵或藍(lán)牙上位機輸入控制指令，單片機接收并解析指令，調(diào)用相應(yīng)功能模塊；當(dāng)需要向系統(tǒng)添加新物資時，將物品的RFID電子標(biāo)簽放置在讀寫區(qū)域，RFID讀寫器即可識別標(biāo)簽ID并采集產(chǎn)品信息，然后將這些信息傳遞給單片機，經(jīng)過單片機處理后在液晶顯示屏上顯示出來，并寫入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。當(dāng)需要查詢某件物資的庫存和流轉(zhuǎn)狀態(tài)時，只需輸入對應(yīng)指令或進入查詢菜單，單片機便會從數(shù)據(jù)庫調(diào)取相關(guān)信息并顯示在液晶屏幕上。如果系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)物資庫存量過低或物品即將過期等異常情況，會立即啟動報警模塊發(fā)出聲光警報。該系統(tǒng)通過RFID、單片機控制、液晶顯示、藍(lán)牙通信等技術(shù)的融合應(yīng)用，實現(xiàn)了醫(yī)療物資的自動化管理，提高了管理效率，確保了物資供應(yīng)，降低了人力和物耗成本，具有廣闊的應(yīng)用前景。同時，系統(tǒng)具備較強的可靠性和安全性，能夠滿足醫(yī)院對醫(yī)療物資智能化管理的實際需求。圖2.9系統(tǒng)框圖2.4本章小結(jié)本章詳細(xì)描述了系統(tǒng)的功能和設(shè)計方案。首先，明確了系統(tǒng)的核心功能，包括物資自動識別、庫存監(jiān)控、用戶權(quán)限管理等，旨在實現(xiàn)醫(yī)療物資的智能化管理。接著，通過對比分析不同技術(shù)方案，確定了系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計方案。硬件方面，采用STC89C52單片機作為控制核心，集成了RFID讀寫器、LCD顯示模塊等多個功能模塊。軟件方面，基于Keil4軟件進行編程開發(fā)。本章為系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)提供了具體的技術(shù)路徑。3硬件系統(tǒng)設(shè)計3硬件系統(tǒng)設(shè)計作為一個集成了RFID自動識別、液晶顯示、無線通信等多種功能于一體的醫(yī)療物資智能管理系統(tǒng)，硬件電路的設(shè)計是系統(tǒng)正常運行的基礎(chǔ)。硬件部分由單片機控制核心及其外圍的多個功能模塊組成，各模塊分工明確、環(huán)環(huán)相扣，有機構(gòu)成一個完整的硬件控制和管理系統(tǒng)。3.1單片機的最小系統(tǒng)3.1.1STC89C52單片機單片機STC89C52是整個系統(tǒng)的"心臟"，扮演著核心控制器的角色，協(xié)調(diào)和管理其他模塊的工作。它基于51經(jīng)典內(nèi)核，采用8位架構(gòu)，主頻可達(dá)11.0592MHz，指令周期1us。芯片內(nèi)置有8KB程序存儲器和512字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器，雖然資源有限但完全滿足本系統(tǒng)的需求。單片機上電初始化后，各硬件接口需要正確連接和配置。其中，P0口采用串行通信方式與RFID讀寫器相連，用于接收來自讀寫器的RFID標(biāo)簽數(shù)據(jù)；P2口則使用4線并行方式與LCD1602液晶模塊的數(shù)據(jù)總線和控制總線相連，實現(xiàn)對液晶模塊的數(shù)據(jù)寫入和指令控制；P3口的多個引腳分別與按鍵模塊、報警模塊、藍(lán)牙模塊等其他外設(shè)電路相連，用于檢測按鍵狀態(tài)、控制報警器工作、發(fā)送或接收藍(lán)牙數(shù)據(jù)等。除了I/O口，單片機上還集成了2個16位定時器/計數(shù)器、5個中斷源、2個數(shù)據(jù)指針等資源。其中，定時器可用于產(chǎn)生實時時鐘脈沖，實現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)某些操作的時序控制；中斷功能則可提高單片機的實時響應(yīng)能力，在發(fā)生特殊事件時及時中斷正常程序，立即處理該事件。這些資源為系統(tǒng)的多功能操作和實時控制提供了硬件支持。圖3.1單片機結(jié)構(gòu)圖單片機在本系統(tǒng)中的實際接線情況如圖3.1所示：圖3.2單片機原理圖3.1.2復(fù)位電路的介紹復(fù)位電路是微控制器系統(tǒng)中一個非常重要的功能模塊,主要用于在上電、看門狗復(fù)位及外部手動復(fù)位時,為系統(tǒng)提供可靠的初始化條件。它能確保在發(fā)生異常情況時,系統(tǒng)可以重新從一個已知的初始狀態(tài)開始執(zhí)行程序,從而避免進入不確定狀態(tài)而導(dǎo)致系統(tǒng)運行失常。復(fù)位電路的工作原理是,當(dāng)檢測到復(fù)位事件發(fā)生時(如上電、看門狗復(fù)位或者外部復(fù)位信號),它會向微控制器的復(fù)位引腳輸出一個規(guī)范的復(fù)位脈沖信號。這個復(fù)位脈沖信號需要滿足一定的時間和電平要求,以確保微控制器內(nèi)部各個模塊都能被正確復(fù)位。在復(fù)位脈沖的作用下,微控制器將所有寄存器和存儲器清零,停止正在執(zhí)行的任何指令,CPU從預(yù)定義的復(fù)位向量地址開始執(zhí)行程序。常見的復(fù)位電路設(shè)計方案有以下幾種:上電復(fù)位電路：利用電容延遲充電的原理產(chǎn)生上電復(fù)位脈沖。當(dāng)系統(tǒng)上電時,電容處于放電狀態(tài),此時復(fù)位引腳為低電平,保持微控制器復(fù)位狀態(tài)。隨著電容緩慢充電,當(dāng)電壓超過復(fù)位電路的閾值電壓時,復(fù)位電路輸出高電平,結(jié)束復(fù)位狀態(tài),系統(tǒng)開始正常運行。上電復(fù)位電路簡單可靠,應(yīng)用廣泛。手動復(fù)位電路：通過外部按鈕或開關(guān),人為控制向微控制器復(fù)位引腳施加一個低電平脈沖,從而對系統(tǒng)產(chǎn)生手動復(fù)位。當(dāng)按鈕被按下時,向復(fù)位引腳輸出一個低電平,微控制器進入復(fù)位狀態(tài);當(dāng)按鈕釋放時,脈沖結(jié)束,微控制器退出復(fù)位狀態(tài)。手動復(fù)位電路常應(yīng)用于需要人工干預(yù)的控制系統(tǒng)?？撮T狗復(fù)位電路：看門狗是一種軟硬件結(jié)合的機制,用于監(jiān)視系統(tǒng)是否出現(xiàn)程序死機等異常情況。當(dāng)程序運行正常時,需要周期性的對看門狗定時器進行清除重啟操作;如果程序死機,看門狗將不能被重啟,計數(shù)結(jié)束后會向復(fù)位引腳施加復(fù)位信號?？撮T狗復(fù)位電路能及時發(fā)現(xiàn)并解決程序死循環(huán)、死機等嚴(yán)重故障。手動/上電/看門狗復(fù)位電路集成：實際應(yīng)用中,常常需要將上述三種復(fù)位電路合并設(shè)計,以最大限度地確保微控制器系統(tǒng)的可靠性。比如采用施密特觸發(fā)器電路和RC充放電網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方式,實現(xiàn)上電延時復(fù)位、看門狗復(fù)位和手動復(fù)位等多種復(fù)位功能。無論采用何種復(fù)位電路設(shè)計方案,都需要滿足復(fù)位信號時序要求。例如,復(fù)位脈沖的下降沿需要足夠陡直,確保所有被復(fù)位模塊能快速響應(yīng);脈沖寬度須足夠長,確保所有寄存器存儲器被徹底清零;上升沿跳變需要平緩,避免復(fù)位信號的鉗位效應(yīng)。規(guī)范的復(fù)位電路設(shè)計,對于確保微控制器系統(tǒng)的正常啟動和恢復(fù)運行至關(guān)重要。圖3.3復(fù)位電路3.1.3晶振電路的介紹晶振電路主要用于為微控制器、數(shù)字邏輯電路和時鐘電路等提供精準(zhǔn)的時鐘源。時鐘源的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性直接影響著系統(tǒng)運行的可靠性和精度,因此晶振電路的選擇和設(shè)計就顯得尤為重要。從結(jié)構(gòu)上看,晶振電路主要由兩部分組成:一部分是諧振電路,它利用壓電晶體的正壓正陷特性在一定頻率時振蕩;另一部分是放大反饋電路,用于檢測諧振電路的振蕩并加以放大和整形,形成理想的方波時鐘輸出信號。諧振電路的核心是壓電晶體諧振器,它由壓電晶體與兩個電極夾層構(gòu)成,利用壓電效應(yīng)在施加交變電壓時產(chǎn)生機械振動,反之機械振動也能在電極兩端產(chǎn)生交變電壓。常見的壓電晶體材料有石英晶體和陶瓷等,其中以性能優(yōu)異的石英晶體應(yīng)用最為廣泛。諧振電路中,壓電晶體會與外部電容電感等形成并聯(lián)或串聯(lián)諧振電路,在諧振頻率時由于阻抗達(dá)到極值而振蕩。放大反饋電路的作用是檢測諧振電路的微弱振蕩,并對其進行放大、整形等處理,最終輸出滿足系統(tǒng)時鐘要求的方波脈沖信號。常用的放大反饋電路有盤裝電路、pierce電路等,它們都采用反相放大器或者邏輯電路門組成,通過正反饋將振蕩信號不斷放大,形成理想的矩形波時鐘輸出。在實際應(yīng)用中,晶振電路的選型需要考慮多方面的因素,如工作頻率、溫度特性、抗干擾性、尺寸、功耗等。例如對于要求高精度計時的應(yīng)用,可選用溫度補償型石英晶振;對于功耗敏感的便攜式設(shè)備,就需要選用低功耗陶瓷諧振器;如果有抗干擾要求,可采用金屬外殼封裝或諧振電路屏蔽等方案。晶振電路的布局布線也是影響性能的關(guān)鍵因素。由于晶振電路工作頻率較高且信號幅度很小,因此線路和器件的寄生參數(shù)會對振蕩環(huán)路產(chǎn)生影響。合理的布局布線設(shè)計有利于降低寄生效應(yīng),提高晶振電路的啟振性能、抑制諧波,增強抗干擾能力。圖3.4晶振電路3.2LCD12864液晶顯示模塊LCD12864是一種128×64點陣的黑白液晶顯示屏,由128×64個可獨立點亮的像素點陣組成。它采用STN(超扭曲向列相液晶)工藝制造,顯示原理基于液晶分子在電場作用下發(fā)生取向變化從而改變光線偏振面的特性。LCD12864內(nèi)部由玻璃基板、液晶層、彩色濾光片層、極化片層、反射片等多層結(jié)構(gòu)組成。當(dāng)無電場作用時,液晶處于扭曲狀態(tài),入射光經(jīng)過兩個正交的偏振片后被完全遮蔽,顯示為黑色暗態(tài)。而當(dāng)加上一定電壓電場后,液晶分子會整體略微解扭、傾斜,使偏振面也隨之發(fā)生扭轉(zhuǎn),從而使一部分光線穿過上偏振片,在彩色濾光片層的襯色下呈現(xiàn)出對應(yīng)顏色的亮態(tài)。由于液晶對電場響應(yīng)的滯后性,即使去掉電場后,液晶狀態(tài)也會保持一段時間,從而實現(xiàn)動態(tài)顯示。LCD12864采用簡單的動力學(xué)驅(qū)動方式,內(nèi)部集成了邏輯電路和驅(qū)動電路。它接收外部并行的顯示數(shù)據(jù),通過邏輯電路譯碼后,驅(qū)動電路產(chǎn)生對應(yīng)的掃描陽極和數(shù)據(jù)信號,從而點亮液晶面板上的特定像素單元。與LCD12864的連接最常見的是并行8位或11位接口,與外部控制器的通信遵循行掃描原理,即先取低8位決定行地址,再取高8位決定列地址。11位接口還包括4個附加控制引腳,通過組合控制字節(jié)實現(xiàn)顯示開關(guān)、光標(biāo)移動、畫框等控制指令。圖3.3LCD12864液晶顯示模塊寫入時序圖圖3.4LCD12864液晶顯示模塊讀出時序圖圖3.5LCD12864液晶顯示模塊串行連接時序圖在顯示實際圖形時,內(nèi)部有足夠大小的CGRAM/DDRAM存儲器暫存待顯示數(shù)據(jù)。驅(qū)動程序先將需要顯示的圖形數(shù)據(jù)根據(jù)對應(yīng)坐標(biāo)寫入CGRAM,然后CGRAM的數(shù)據(jù)被自動寫入DDRAM,最后DDRAM發(fā)送至LCD驅(qū)動電路通過行掃描實現(xiàn)相應(yīng)點陣的動態(tài)顯示。除了靜態(tài)圖形,LCD12864還支持顯示滾動字符、自定義字符等功能。這是通過軟件控制指令,讓新的顯示數(shù)據(jù)逐列左移或右移,從而實現(xiàn)文字的滾動效果;自定義字符則是將新的點陣數(shù)據(jù)寫入CGRAM產(chǎn)生的新字形。LCD12864優(yōu)點是成本低廉、功耗低、無需復(fù)雜的驅(qū)動電路、易于并行總線連接等。但它的響應(yīng)速度慢、對比度差、視角有限制也是其顯著缺點。因此在需要顯示簡單圖形、文本信息的場合,它仍然是一種常用的液晶顯示器解決方案,廣泛應(yīng)用于工控設(shè)備、儀器儀表、家電等多個領(lǐng)域。LCD12864的工作原理主要是利用液晶分子在電場作用下發(fā)生取向改變從而調(diào)節(jié)光線偏振面的原理,通過并行接口與外部微控制器連接,內(nèi)部集成的邏輯電路和驅(qū)動電路控制對應(yīng)的點陣像素單元進行動態(tài)亮暗顯示,從而在屏幕上呈現(xiàn)出所需的圖形文字信息。雖然響應(yīng)慢、對比差,但作為一種低成本、低功耗的顯示器件,LCD12864仍有著廣泛的應(yīng)用前景。LCD12864液晶顯示模塊在本系統(tǒng)中的實際接線情況如圖3.3所示：圖3.6LCD12864液晶顯示模塊原理圖3.3按鍵模塊按鍵是本系統(tǒng)中重要的人機交互接口，為用戶提供了基本的控制輸入。按鍵模塊由4個獨立按鍵組成，分別對應(yīng)"菜單"、"確認(rèn)"、"上"、"下"等功能。每個按鍵的一端均接地，另一端通過10K歐姆上拉電阻與單片機P3口的一個引腳相連。當(dāng)按鍵按下時，引腳將接地電位，讀到低電平；而當(dāng)按鍵彈起時，引腳被上拉電阻拉高為高電平。單片機通過檢測這些引腳的電平變化，即可判斷按鍵的按下和彈起狀態(tài)，從而響應(yīng)相應(yīng)的控制操作。此外，按鍵通常需要軟件解決振鈴和抗干擾的問題。振鈴是由按鍵的機械彈性造成的，當(dāng)按下和釋放時會產(chǎn)生多次干擾信號；抗干擾是防止外界電磁信號對按鍵信號產(chǎn)生干擾。通過軟件編程，設(shè)置合理的檢測時間間隔和信號濾波，可以避免振鈴影響和抗干擾能力差的問題。圖3.7按鍵消抖原理圖按鍵模塊在本系統(tǒng)中的實際接線情況如圖3.5所示：圖3.8按鍵模塊接線圖3.4報警模塊報警模塊的作用是在系統(tǒng)發(fā)生異常情況時發(fā)出聲光報警，及時提醒管理人員采取處理措施，防止物資浪費或醫(yī)療事故發(fā)生。該模塊由一個簡單的蜂鳴器電路組成：蜂鳴器的正極通過限流電阻連接單片機P1.0口的一個引腳，負(fù)極則直接接地。當(dāng)該引腳由低電平切換為高電平時，蜂鳴器就會工作，發(fā)出提示聲音；反之則停止工作。報警條件的設(shè)置有多種，如系統(tǒng)檢測到庫存量低于安全線、物品保質(zhì)期即將到期、發(fā)生操作員權(quán)限不足的非法操作等，均會觸發(fā)報警。軟件編程時需要設(shè)置合理的報警判據(jù)門限值，并及時監(jiān)測所有可能出現(xiàn)異常的參數(shù)。一旦滿足觸發(fā)條件，程序即刻控制報警引腳電平翻轉(zhuǎn)，從而啟動蜂鳴器工作，及時提醒管理員。此外，為了防止管理員忽略了聲音報警，一些嚴(yán)重的報警情況下還應(yīng)該聯(lián)動其他報警方式，如向管理員手機推送報警消息。按鍵模塊在本系統(tǒng)中的實際接線情況如圖3.6所示：圖3.9聲音報警電路3.5RS232串口通信模塊RS232串口通信是一種廣泛應(yīng)用的異步串行通信方式,它通過在發(fā)送端和接收端設(shè)備之間建立數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間同步來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行交換。與并行通信不同,串行通信只需要較少的傳輸線路,從而降低了成本和復(fù)雜度。RS232采用全雙工通信模式,即發(fā)送端和接收端可以同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)在獨立的TX發(fā)送線和RX接收線路之間傳輸。在物理層面,RS232使用電平的變化來編碼二進制數(shù)據(jù),發(fā)送端TX線將邏輯"1"編碼為正電平(通常為+3V~+15V)、邏輯"0"編碼為負(fù)電平(通常為-3V~-15V)。接收端RX線則根據(jù)電平變化對接收到的數(shù)據(jù)流進行解碼還原。數(shù)據(jù)以幀的形式被串行傳輸,每個數(shù)據(jù)幀由固定格式構(gòu)成,包括起始位(1個0位)、數(shù)據(jù)位(通常為8位傳輸1個字節(jié)數(shù)據(jù))、可選的校驗位(如奇偶校驗用于檢測傳輸錯誤)和停止位(1個或多個1位)。在建立通信連接時,發(fā)送端的TX線需連接至接收端的RX線,反之亦然,且雙方必須協(xié)商統(tǒng)一的傳輸速率、數(shù)據(jù)位長度、奇偶校驗等參數(shù),以確保正確編碼/解碼接收到的數(shù)據(jù)流。盡管RS232的最大有效傳輸距離有限(通常15米以內(nèi))且易受外部電磁干擾影響,但由于其接口簡單、通用性強且成本低廉的特點,RS232串行接口在20世紀(jì)后期成為各種單片機、個人計算機等設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)通信接口。通過RS232接口,可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程的監(jiān)控、控制、數(shù)據(jù)采集等功能,廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、測試測量、醫(yī)療設(shè)備等諸多領(lǐng)域。隨著通信技術(shù)的發(fā)展,更高速更可靠的串行接口標(biāo)準(zhǔn)(如USB)逐漸取代RS232在消費電子領(lǐng)域的主導(dǎo)地位。但在嵌入式系統(tǒng)、工控儀器等特定領(lǐng)域,RS232由于兼容性好、協(xié)議簡單等優(yōu)勢依然保持著一定的應(yīng)用?？梢哉f,RS232串行通信奠定了現(xiàn)代數(shù)字通信的基礎(chǔ),為隨后通信技術(shù)的革新做出了重要貢獻(xiàn)。圖3.10串行通訊原理詳解串口模塊在本系統(tǒng)中的實際接線情況如圖3.11所示：圖3.11串口模塊電路連接圖3.6ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器RFID讀寫設(shè)備采集的是模擬量信號,而單片機STC89C52只能識別數(shù)字信號,因此需要ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。ADC0832是一款8位逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器,具有8路模擬量輸入通道。在本系統(tǒng)中,ADC0832的其中一路模擬量輸入端與RFID讀卡器的信號輸出端相連;而8位數(shù)字量并行輸出端CH0~CH7則分別與單片機P0口的8根引腳相連。單片機通過軟件設(shè)置ADC0832的工作模式和控制字,再由RFID讀卡器發(fā)出啟動轉(zhuǎn)換信號,ADC0832即開始對該路模擬量信號進行采樣、轉(zhuǎn)換,最終將轉(zhuǎn)換后的8位數(shù)字量并行傳輸給單片機,完成一次AD轉(zhuǎn)換過程。由于RFID讀寫信號本身帶有一定噪聲,AD轉(zhuǎn)換前應(yīng)加入適當(dāng)?shù)挠布V波電路,以提高轉(zhuǎn)換精度。RFID(RadioFrequencyIdentification,射頻識別)技術(shù)是一種非接觸式自動識別技術(shù),通過無線電信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù),具有工作環(huán)境苛刻、識別速度快、讀寫距離遠(yuǎn)等特點。RFID系統(tǒng)由讀寫器、天線和電子標(biāo)簽三部分組成。讀寫器負(fù)責(zé)發(fā)射無線電信號,并接收回傳的標(biāo)簽信息;天線起到傳輸和接收無線電信號的作用;電子標(biāo)簽則存儲有目標(biāo)對象的相關(guān)數(shù)據(jù)。RFID讀寫器讀取標(biāo)簽信息的原理是利用電磁感應(yīng)原理,通過發(fā)射天線發(fā)出射頻載波,為標(biāo)簽電路提供能量,并對標(biāo)簽發(fā)出命令;標(biāo)簽接收到這種能量后,芯片內(nèi)部電路將被激活,從而可以向讀寫器發(fā)回存儲在芯片內(nèi)部的數(shù)據(jù)。由于讀寫距離較遠(yuǎn),標(biāo)簽回傳信號較弱,讀寫器需要對回傳信號進行放大、解調(diào)等處理才能獲得有效數(shù)據(jù)。在實際應(yīng)用中,RFID系統(tǒng)根據(jù)工作頻率的不同可分為低頻、高頻、超高頻三種類型。低頻RFID工作頻率在30~500KHz,通常應(yīng)用于車輛識別、車牌識別等場合,讀寫距離較近,一般在1米以內(nèi)。高頻RFID工作頻率為13.56MHz,常見于門禁系統(tǒng)、物品追蹤等領(lǐng)域,讀寫距離約1米左右。超高頻RFID工作頻率在900MHz或2.4GHz,主要應(yīng)用于電子收費、遠(yuǎn)距離讀寫和批量讀寫場合,讀寫距離可達(dá)10米以上。無論哪種頻率的RFID系統(tǒng),讀寫器都需要通過ADC將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量,以供后續(xù)的數(shù)字電路處理和解碼。ADC0832作為一款高性能、低功耗的8位模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片,完全可以滿足RFID讀寫器的要求。通過硬件電路連接和軟件編程控制,單片機可以準(zhǔn)確獲取RFID讀卡器回傳的模擬量信號數(shù)值。在此基礎(chǔ)上,再對該數(shù)值進行校準(zhǔn)和解碼,就可以還原出標(biāo)簽中存儲的具體數(shù)據(jù)信息了。圖3.12ADC0832控制時序圖ADC0832在本系統(tǒng)中的實際接線情況如圖3.13所示：圖3.13ADC0832電路連接3.7電源模塊系統(tǒng)整體所需電源為5V直流電壓,由一塊7.4V的可充電鋰電池組和DC-DC電源轉(zhuǎn)換器組成。具體來說,鋰電池組首先為整個系統(tǒng)供電;然后將7.4V電壓通過DC-DC模塊降壓為5V;再經(jīng)過LC濾波電路,濾除5V直流電壓中的紋波成分,最終獲得高質(zhì)量的5V直流穩(wěn)壓電源。這一直流電源再通過合理布線,分配給系統(tǒng)的各功能模塊。電源模塊的核心是鋰電池組和DC-DC轉(zhuǎn)換電路。鋰電池組的選型需要綜合考慮電池容量、標(biāo)稱電壓、放電倍率性能、工作溫度范圍、循環(huán)壽命等多個指標(biāo)。一般而言,選用容量在2000-4000mAh、額定電壓7.4V的18650圓柱鋰電池即可滿足大多數(shù)便攜式設(shè)備的需求。電池組中多節(jié)電池的組合方式將影響整體電壓和容量。DC-DC降壓電路具有高效率、小體積、寬輸入電壓范圍等優(yōu)點,適合在便攜系統(tǒng)中使用。根據(jù)系統(tǒng)功率需求選擇合適的DC-DC芯片,并對其外圍電路進行嚴(yán)格的EMC設(shè)計,以抑制開關(guān)噪聲對系統(tǒng)的影響。電源模塊輸出端需要串聯(lián)LC濾波電路去除紋波,一般采用π型或T型濾波拓?fù)?電感值和電容值需要針對5V電壓的紋波頻率進行仔細(xì)設(shè)計,確保紋波抗擾度滿足要求。此外,在電源線路布置時要注意避開敏感模擬電路,防止電源紋波和耦合干擾。圖3.14電源接口模塊電路圖設(shè)計3.8本章小結(jié)本章詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計，包括單片機的最小系統(tǒng)、LCD顯示模塊、按鍵模塊、報警模塊、串口通信模塊和ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器等關(guān)鍵部分。通過對各模塊的電路設(shè)計和功能描述，展示了系統(tǒng)硬件的完整性和功能性。同時，本章還介紹了電源模塊的設(shè)計，確保了系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的供電。通過本章的闡述，使讀者對系統(tǒng)的硬件構(gòu)成有了全面的了解。4系統(tǒng)的軟件設(shè)計4系統(tǒng)的軟件設(shè)計4.1軟件介紹KEIL4是一款集成開發(fā)環(huán)境(IDE)軟件,廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)與調(diào)試。該軟件提供了豐富的工具集,支持多種芯片架構(gòu)和處理器,如ARM、Intel、Infineon等,使得開發(fā)人員可以高效地完成編碼、編譯、鏈接、仿真和調(diào)試等任務(wù)。KEIL4軟件的核心組件包括C/C++編譯器、匯編器、鏈接器、庫管理器等,這些工具能夠生成高度優(yōu)化的目標(biāo)代碼,滿足嵌入式系統(tǒng)對代碼大小和執(zhí)行速度的嚴(yán)格要求。同時,它還集成了強大的調(diào)試器,支持在目標(biāo)硬件上進行源代碼級調(diào)試,方便開發(fā)人員快速定位和解決程序中的錯誤。該軟件提供了直觀友好的圖形用戶界面,采用項目管理的方式組織文件,支持多文件編輯和代碼自動補全功能,極大地提高了開發(fā)效率。KEIL4還支持多種調(diào)試接口,如JTAG、SWD、SWO等,可與各種仿真器和調(diào)試器無縫連接,滿足不同項目的調(diào)試需求。除了基本的開發(fā)和調(diào)試功能,KEIL4還集成了豐富的中間件和軟件組件,如USB、文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧等,為開發(fā)人員提供了現(xiàn)成的解決方案,降低了開發(fā)難度。此外,該軟件還提供了大量示例程序和教程資源,方便開發(fā)人員快速入門和掌握相關(guān)技術(shù)?？偟膩碚f,KEIL4憑借其強大的功能、良好的可用性和豐富的資源支持,成為嵌入式開發(fā)領(lǐng)域的主流工具之一,廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、通信、消費電子等多個領(lǐng)域,為嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)提供了高效的解決方案。KEIL4軟件的界面圖如圖4.1所示：圖4.1KEIL4軟件圖本次繪制原理圖所使用的軟件為AltiumDesigner，AltiumDesigner是一款由AltiumLimited公司推出的專業(yè)電子設(shè)計自動化（EDA）軟件，被廣泛應(yīng)用于印制電路板（PCB）的設(shè)計和開發(fā)。它集成了模擬/數(shù)字電路設(shè)計、PCB布線布局、三維可視化等全流程EDA功能，提供了強大的設(shè)計工具和友好的用戶界面。AltiumDesigner擁有以下核心特點：統(tǒng)一的設(shè)計環(huán)境模擬、數(shù)字、PCB等各設(shè)計領(lǐng)域使用同一個設(shè)計環(huán)境，數(shù)據(jù)完全集成，消除了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換問題，提高了設(shè)計效率。集成的元器件庫內(nèi)置上百萬種元器件庫，囊括了主流供應(yīng)商的器件信息，全面支持?jǐn)?shù)字、模擬、射頻、電源等設(shè)計領(lǐng)域。智能PCB布線布局采用高速算法和多層布線策略，實現(xiàn)高密度和高速PCB的快速布線，支持手動和自動兩種布線模式。實時三維可視化可實時預(yù)覽PCB的三維結(jié)構(gòu)，檢查元器件沖突等設(shè)計缺陷，利于協(xié)同設(shè)計和設(shè)計評審。設(shè)計數(shù)據(jù)管理支持集中式/分布式設(shè)計數(shù)據(jù)管理，設(shè)計版本控制，有利于工程項目的協(xié)同管理。強大的約束驅(qū)動流支持設(shè)計約束捕獲和規(guī)則檢查，PCB分區(qū)與層劃分，實現(xiàn)高速設(shè)計和制造約束的嚴(yán)格控制。全面的設(shè)計輸出功能除了常規(guī)的Gerber文件輸出，還支持ODB++、IPC-2581等專業(yè)格式輸出，滿足各種制造工藝需求。從系統(tǒng)框架上看，AltiumDesigner采用了三層體系結(jié)構(gòu)，包括系統(tǒng)架構(gòu)層、外圍環(huán)境層和交互層。其中系統(tǒng)架構(gòu)層負(fù)責(zé)各設(shè)計模塊之間的通信協(xié)調(diào)，統(tǒng)一了模擬/數(shù)字/PCB的設(shè)計流程；外圍環(huán)境層則實現(xiàn)了集成設(shè)計數(shù)據(jù)管理、供應(yīng)鏈程序等功能；交互層為用戶提供了直觀友好的操作界面。AltiumDesigner憑借其設(shè)計環(huán)境的統(tǒng)一性、工具的集成性和數(shù)據(jù)管理的集中性，在電子行業(yè)獲得了廣泛應(yīng)用。無論是新產(chǎn)品設(shè)計還是逆向工程，都可以借助AltiumDesigner快速、高效地完成，是專業(yè)PCB設(shè)計領(lǐng)域事實上的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。圖4.2AltiumDesigner軟件圖4.2主程序流程設(shè)計基于單片機的醫(yī)療物資管理系統(tǒng)的主程序流程圖如下圖4.2所示，在本系統(tǒng)的主程序中首先進行硬件電路各個硬件單元的初始化，然后檢測此時的IC卡有沒有輸入數(shù)據(jù)，如果有IC卡的輸入信息則上位機進行判斷是否正確，如果上位機的判斷結(jié)果為正確，則LED燈亮起，然后蜂鳴器就會提示此時有IC卡輸入信息，如果上位機判斷結(jié)果為錯誤，則蜂鳴器長鳴進行報警。圖4.2協(xié)議棧工作流程圖線4.3注銷和撤銷子程序設(shè)計基于單片機的醫(yī)療物資管理系統(tǒng)注銷與撤銷的子程序流程圖如下圖4.3所示，在本子程序中首先進行RFID醫(yī)療管理系統(tǒng)的初始化，然后檢測按鍵有沒有按下，如果檢測到有按鍵按下了，則檢測有沒有IC卡的信息輸入，如果有IC卡的信息輸入，則進行注冊和撤銷的操作，與此同時通過LCD12864液晶顯示屏進行顯示，如果檢測到按鍵沒有按下，則蜂鳴器進行報警提示。圖4.3協(xié)調(diào)器軟件設(shè)計圖4.4LCD12864程序流程如圖4.4所示，在使用LCD12864之前，需要先對其進行初始化，包括設(shè)置顯示模式、清屏等操作。在控制LCD12864時，需要通過寫入指令來控制其各個功能。指令包括設(shè)置光標(biāo)位置、設(shè)置顯示方式等。如果要在LCD12864上顯示字符或數(shù)字等信息，則需要將這些數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線寫入到LCD12864中。在寫入指令和數(shù)據(jù)時，需要等待一定的時間，以確保LCD12864能夠完成相應(yīng)的操作。如果要在LCD12864上顯示多行文本，需要通過循環(huán)控制實現(xiàn)，即逐行寫入數(shù)據(jù)并向后移位。在使用完畢后，需要關(guān)閉LCD12864的顯示功能，以節(jié)省系統(tǒng)資源和延長LCD12864的使用壽命。圖4.4LCD12864子程序流程圖4.5按鍵子程序流程按鍵消抖流程圖如圖4.5所示，按鍵消抖是在按鍵輸入時常見的問題，它會導(dǎo)致系統(tǒng)誤判用戶的按鍵操作，降低了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。為了解決按鍵消抖問題，通常會采用軟件或硬件的方式進行消抖處理。在開始按鍵消抖之前，首先需要對相關(guān)的輸入輸出端口進行初始化設(shè)置，確保按鍵輸入和輸出的正常工作狀態(tài)。通過讀取按鍵所連接的輸入端口的狀態(tài)，獲取按鍵當(dāng)前的按壓狀態(tài)，通常按下時為低電平，釋放時為高電平。當(dāng)檢測到按鍵按下時，引入一段微小的延時時間（通常幾毫秒），以確保按鍵的穩(wěn)定性。在延時后，再次讀取按鍵輸入端口的狀態(tài)，確認(rèn)按鍵是否仍然處于按下狀態(tài)。如果按鍵狀態(tài)未改變，則判斷為有效按鍵操作，執(zhí)行相應(yīng)的處理程序。如果按鍵狀態(tài)已經(jīng)改變，說明可能是按鍵抖動引起的虛假觸發(fā)，此時需要等待一段時間（通常幾十毫秒）再次檢測按鍵狀態(tài)，直到按鍵狀態(tài)穩(wěn)定為止。確認(rèn)按鍵狀態(tài)穩(wěn)定后，判斷為有效按鍵操作，執(zhí)行相應(yīng)的處理程序，例如執(zhí)行按鍵對應(yīng)的功能或觸發(fā)相應(yīng)的事件。按鍵消抖子程序執(zhí)行完畢后，返回到主程序繼續(xù)執(zhí)行其他任務(wù)，等待下一次按鍵輸入。圖4.4按鍵消抖邏輯流程圖4.6中斷子程序流程中斷子程序流程圖如下圖4.8所示,中斷子程序在系統(tǒng)中負(fù)責(zé)處理各種突發(fā)事件和緊急情況。當(dāng)中斷信號觸發(fā)時,該程序會立即響應(yīng),并優(yōu)先處理中斷事件。中斷可能來源于多個方面,如傳感器故障、環(huán)境參數(shù)超標(biāo)、硬件故障、軟件錯誤等。一旦接收到中斷信號,程序會首先判斷中斷類型,并根據(jù)預(yù)設(shè)的應(yīng)急預(yù)案采取相應(yīng)的措施。例如,如果是傳感器故障引起的中斷,程序可能會嘗試重新初始化傳感器或切換到備用傳感器;如果是環(huán)境參數(shù)超標(biāo),程序可能會啟動相應(yīng)的控制系統(tǒng)來調(diào)節(jié)環(huán)境條件;如果是硬件故障,程序可能會發(fā)出警報并要求維修人員介入。中斷子程序的設(shè)計旨在確保系統(tǒng)在面臨突發(fā)情況時能夠迅速、準(zhǔn)確地做出響應(yīng),從而保障系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運行。它還需要具備一定的容錯和自修復(fù)能力,以應(yīng)對意外情況。在設(shè)計中斷子程序時,需要權(quán)衡響應(yīng)速度、處理效率和系統(tǒng)資源占用等因素,以實現(xiàn)最佳的性能和可靠性。是否接收中斷是否接收中斷接收標(biāo)志位請0進入中斷服務(wù)程序執(zhí)行相應(yīng)功能是否接收標(biāo)志位請0開始初始化串口中斷檢測人體位置返回圖4.5中斷子程序流程圖4.7上位機的開發(fā)本次設(shè)計，我利用MicrosoftVisualStudio這一強大的開發(fā)工具，采用C+#編程語言，精心打造了一款高效且穩(wěn)定的上位機軟件。該軟件具備出色的數(shù)據(jù)處理能力和用戶友好的交互界面，旨在實現(xiàn)與下位機的順暢通訊和精確控制。通過串口通信、網(wǎng)絡(luò)通信等多種方式，上位機能夠?qū)崟r接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，對下位機進行狀態(tài)監(jiān)測與指令下發(fā)。同時，軟件還集成了豐富的數(shù)據(jù)分析功能，如數(shù)據(jù)可視化、報表生成等，幫助用戶更好地理解和利用收集到的數(shù)據(jù)。此外，考慮到工業(yè)環(huán)境的復(fù)雜性和多變性，我特別注重軟件的穩(wěn)定性和安全性設(shè)計，采用了異常處理、日志記錄等多種措施，確保軟件在長時間運行過程中能夠保持高效穩(wěn)定。這款上位機軟件不僅提升了工業(yè)自動化水平，還為用戶提供了一個便捷、高效的管理和操作平臺，極大地促進了工業(yè)生產(chǎn)效率的提升。使用MicrosoftVisualStudio開發(fā)軟件的過程包括以下幾個步驟：第一步創(chuàng)建項目：在VisualStudio中創(chuàng)建一個新項目，選擇適當(dāng)?shù)捻椖款愋秃湍０?，例如C#控制臺應(yīng)用程序或ASP.NETWeb應(yīng)用程序。第二步編寫代碼：在VisualStudio中編寫代碼，使用適當(dāng)?shù)木幊陶Z言和庫，例如C#、VB.NET、ASP.NET、WPF等。第三步調(diào)試代碼：使用VisualStudio的調(diào)試工具來調(diào)試代碼，例如斷點、監(jiān)視窗口、調(diào)試器等。第四步構(gòu)建解決方案：使用VisualStudio的構(gòu)建工具將代碼編譯成可執(zhí)行文件或庫。第五步測試應(yīng)用程序：使用VisualStudio的測試工具來測試應(yīng)用程序，例如單元測試、性能測試、UI測試等。第六步部署應(yīng)用程序：使用VisualStudio的部署工具將應(yīng)用程序部署到目標(biāo)計算機或服務(wù)器上就完成了。使用MicrosoftVisualStudio開發(fā)上位機醫(yī)療物資管理系統(tǒng)是一種有效的方式，可以幫助醫(yī)療機構(gòu)更好地管理和分配醫(yī)療物資，提高醫(yī)療服務(wù)的效率和質(zhì)量。這種開發(fā)方式可以提供豐富的功能和工具，幫助開發(fā)人員快速構(gòu)建出高質(zhì)量的應(yīng)用程序。同時，開發(fā)人員還可以利用VisualStudio的集成開發(fā)境（IDE）來進行調(diào)和測試，以確保應(yīng)用程序的穩(wěn)定性和靠性。圖4.5軟件界面4.8本章小結(jié)本章詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的軟件設(shè)計，包括軟件的介紹、主程序流程設(shè)計、注銷和撤銷子程序設(shè)計、LCD顯示模塊程序流程、按鍵消抖程序流程、中斷子程序流程和上位機的開發(fā)等關(guān)鍵部分。通過對軟件設(shè)計流程的詳細(xì)描述，展示了系統(tǒng)軟件的邏輯性和功能性。同時，通過上位機的開發(fā)，實現(xiàn)了系統(tǒng)與用戶之間的友好交互。通過本章的闡述，使讀者對系統(tǒng)的軟件設(shè)計有了深入的理解。5系統(tǒng)的調(diào)試5系統(tǒng)的調(diào)試5.1系統(tǒng)的軟硬件調(diào)試一個完整的調(diào)試流程,需要從硬件和軟件兩個層面進行系統(tǒng)性的診斷和分析。硬件：在設(shè)備組裝和集成完成后,我們需要對各個硬件模塊進行單獨的檢測和驗證。這包括供電系統(tǒng)、信號輸入輸出、控制器、傳感器等,確保它們能夠正常工作并滿足設(shè)計要求。通常我們會使用示波器、萬用表等常見的電子測試儀器進行測量和診斷。對于一些復(fù)雜的電路,還需要使用更專業(yè)的邏輯分析儀或者頻譜分析儀等工具,深入分析電路的動態(tài)特性和信號完整性。在這一階段,我們還需要檢查電路板的布線設(shè)計、焊接質(zhì)量,確保沒有短路、開路等問題存在。如果發(fā)現(xiàn)硬件存在故障,則需要進行針對性的維修和替換,直到所有硬件模塊都能正常工作。軟件：在硬件驗證通過后,我們需要將相應(yīng)的軟件程序下載到設(shè)備上運行,觀察設(shè)備的工作狀態(tài)和輸出情況。這需要我們對設(shè)備的功能和運行機理有深入的了解,才能判斷軟件的執(zhí)行是否符合預(yù)期。在這一過程中,我們會使用各種軟件調(diào)試工具,比如單步執(zhí)行、斷點設(shè)置、日志分析等方法,逐步定位和解決軟件中的問題。有時候,軟件問題可能源于硬件與軟件的接口不匹配,或者是算法設(shè)計不當(dāng),這就需要我們仔細(xì)分析軟硬件交互的細(xì)節(jié),采取針對性的優(yōu)化措施。除了對單個模塊進行獨立調(diào)試,我們還需要關(guān)注整個系統(tǒng)的集成和協(xié)同工作。在將各個硬件和軟件模塊集成在一起后,我們需要觀察系統(tǒng)的整體性能,檢查不同功能模塊之間的配合是否存在問題。這需要我們設(shè)計綜合性能測試方案,模擬實際工作場景,并對系統(tǒng)的輸入輸出、時序特性、資源占用等進行全面分析。如果發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在瓶頸或者故障,則需要進一步定位問題的根源,可能是需要優(yōu)化軟件算法,調(diào)整硬件配置,或者重新設(shè)計系統(tǒng)架構(gòu)。軟硬件調(diào)試是一個循序漸進的過程,需要我們具備豐富的專業(yè)知識和豐富的實踐經(jīng)驗。在調(diào)試的過程中,我們需要保持耐心和細(xì)心,采取系統(tǒng)性的診斷方法,不斷優(yōu)化和改進,直到系統(tǒng)能夠穩(wěn)定可靠地運行。只有經(jīng)過了周密的調(diào)試過程,我們才能確保設(shè)備能夠發(fā)揮出應(yīng)有的性能,滿足用戶的需求。5.2系統(tǒng)綜合調(diào)試完成了本系統(tǒng)的軟硬件調(diào)試之后，就可以上電測試了，本基于單片機的醫(yī)療物資管理系統(tǒng)的實物圖如圖5.1所示：圖5.1系統(tǒng)實物圖如圖所示就是醫(yī)療物資管理系統(tǒng)的硬件展示界面，通過LCD液晶顯示模塊就能成功顯示我們醫(yī)療物資的編號和有無效信息，可以讓醫(yī)療人員更好更有效率的進行物資的管理。5.2.1注冊及撤銷功能當(dāng)射頻卡為有效卡時，則本系統(tǒng)能夠進行讀卡注冊和銷卡功能，具體如圖5.4-5.7所示：圖5.2注冊頁面如圖5.2注冊頁面，這張圖片展示了基于單片機的醫(yī)療物資管理系統(tǒng)的注冊功能界面。用戶可以在這個頁面上進行物資的注冊操作。圖5.3撤銷頁面如圖5.3撤銷頁面，它呈現(xiàn)了系統(tǒng)的撤銷功能界面。當(dāng)用戶需要撤銷某些物資時，可以在這個頁面上進行相關(guān)操作。圖5.4物資注冊成功如圖5.4物資注冊成功則展示了物資成功注冊后的界面，給用戶一個明確的注冊成功的反饋。圖5.5物資撤銷成功如圖5.5物資撤銷成功，這張圖片顯示了物資成功撤銷后的界面，告知用戶撤銷操作已完成。5.2.2上位機界面通過如圖5.1模型所示，為該控制系統(tǒng)的設(shè)計部分，通過焊接的形式將各個元器件固定在顯示板上，然后對系統(tǒng)進行供電，USB與電腦USB連接就可以實現(xiàn)系統(tǒng)功能了。當(dāng)連接好模型之后，通過上位機選擇合適的串口，并且選擇波特率之后進行通信，上位機顯示如圖5.8-5.9所示。本次設(shè)計的基于單片機的醫(yī)療物資管理系統(tǒng)的上位機，能夠?qū)Ρ敬嗡⒖ǖ乃幬锏拿Q，生產(chǎn)地，以及存放的位置以及醫(yī)療的編號，以及是出庫還是入庫的狀況和刷卡時間以及卡號等信息進行直觀的顯示。能夠進行實時的監(jiān)測功能，方便醫(yī)務(wù)人員進行查找和管理醫(yī)療。圖5.6展示了基于單片機的醫(yī)療物資管理系統(tǒng)中，溫度計的相關(guān)信息。通過RFID技術(shù)，系統(tǒng)能夠自動識別并記錄溫度計的相關(guān)信息，如物資名稱、生產(chǎn)地、存放位置、狀態(tài)、編號、庫存量、卡號以及刷卡時間等。圖中具體顯示了溫度計的實時數(shù)據(jù)，便于醫(yī)務(wù)人員進行查找和管理，確保醫(yī)療設(shè)備的準(zhǔn)確使用與及時維護。圖5.6溫度計信息圖5.7顯示了系統(tǒng)中血壓計的管理信息。利用RFID技術(shù)對血壓計進行自動識別與追蹤，系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)控血壓計的庫存狀態(tài)和使用情況。通過上位機軟件，醫(yī)務(wù)人員可以方便地查詢血壓計的歷史記錄，如存放位置、狀態(tài)變化、使用頻率等，有助于優(yōu)化醫(yī)療資源的配置，提高醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量。圖5.7血壓計信息5.2.3上位機查詢記錄功能除此之外，基于RFID醫(yī)療管理系統(tǒng)的醫(yī)療管理系統(tǒng)能夠通過。上位機進行查詢醫(yī)療系統(tǒng)的歷史記錄功能?？梢圆檎耶?dāng)前的醫(yī)療的以前的存放名稱生產(chǎn)地以及存放位置以及狀況和編號以及庫存量和卡號以及當(dāng)時刷卡的時間等等信息和參數(shù)。圖5.8溫度計歷史查詢圖5.9血壓計歷史查詢通過上述圖5.8-5.11，針對于整個系統(tǒng)硬件部分，軟件部分以及上位機部分的展示證明該控制系統(tǒng)真實可行，實現(xiàn)了預(yù)期的功能和方案。5.3本章小結(jié)本章介紹了系統(tǒng)的軟硬件調(diào)試過程以及綜合調(diào)試的結(jié)果。通過詳細(xì)的調(diào)試步驟和結(jié)果展示，證明了系統(tǒng)設(shè)計的合理性和有效性。同時，通過實物圖和界面展示，直觀地呈現(xiàn)了系統(tǒng)的實際運行效果。通過本章的闡述，使讀者對系統(tǒng)的調(diào)試過程和效果有了清晰的認(rèn)識。結(jié)論結(jié)論本文成功設(shè)計并實現(xiàn)了一種基于STC89C52單片機的醫(yī)療物資管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)充分利用了RFID技術(shù)，實現(xiàn)了對醫(yī)療物資的自動化識別、追蹤與管理。通過軟硬件的協(xié)同工作，系統(tǒng)能夠?qū)崟r記錄物資的入庫時間、數(shù)量、狀態(tài)等信息，大大提高了醫(yī)療物資管理的效率和準(zhǔn)確性。同時，系統(tǒng)還具備庫存自動檢測、物資快速搜索、用戶權(quán)限控制等功能，不僅減少了物資浪費，降低了人力成本，還確保了醫(yī)療物資的安全與可靠性。在硬件設(shè)計方面，系統(tǒng)以STC89C52單片機為核心，集成了LCD12864液晶顯示模塊、RFID讀寫器、按鍵模塊、報警模塊等，實現(xiàn)了對醫(yī)療物資的全方位監(jiān)控與管理。在軟件設(shè)計方面，系統(tǒng)基于Keil4開發(fā)環(huán)境，使用C51編程語言，完成了主程序流程、中斷子程序、LCD顯示控制、按鍵消抖等功能的編寫，確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定運行與功能的完善。經(jīng)過嚴(yán)格的測試與調(diào)試，本系統(tǒng)表現(xiàn)出了出色的性能與穩(wěn)定性，滿足了醫(yī)療物資智能化管理的需求。該系統(tǒng)不僅提升了醫(yī)院物資管理的效率和質(zhì)量，也為未來醫(yī)院物資管理的智能化發(fā)展提供了有益的參考與借鑒。展望未來，隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的不斷發(fā)展，醫(yī)療物資管理系統(tǒng)將迎來更加廣闊的應(yīng)用前景與發(fā)展空間。畢業(yè)設(shè)計參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)[1]范慶龍，馬斌，聶亮，等.基于單片機的隧道人員定位系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用[J].四川水力發(fā)電，2023，42(1)：5.[2]王曉軍，夏坤，宋健，等.基于單片機的物資檢儲配全鏈條可視化系統(tǒng)：，CN114707919A[P].2022.[3]徐承松，陳琦，蔣勁雨.基于單片機技術(shù)的電力工具柜管理系統(tǒng)的設(shè)計[J].光源與照明，2022(11)：3.[4]商曉東，宮莉.基于單片機技術(shù)的成品糧庫內(nèi)物流信息管理系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)[J].電腦知識與技術(shù)，2022(018-010).[5]郭雷勇，李宇.基于單片機的倉儲管理系統(tǒng)的應(yīng)用[J].2022(13).[6]龐靜，羅維，蔣龍.基于單片機的倉庫管理系統(tǒng)：，CN210605760U[P].2020.[7]李偉，王永，管智穎，等.全流程可視化機動衛(wèi)勤分隊物資管理系統(tǒng)設(shè)計[J].中國數(shù)字醫(yī)學(xué)，2017，12(10)：4.[8]黃文鋒，高灝文.基于單片機的倉庫管理系統(tǒng)設(shè)計[J].科研，2016.[9]孫芳.基于信息化條件的醫(yī)院后勤物資管理[D].電子科技大學(xué)，2016.[10]李丹丹.基于單片機的企業(yè)物資管理系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)[D].天津大學(xué).[11]楊會軍，蔣姝，閔立中，等.一種基于單片機的物品數(shù)據(jù)采集與智能倉儲管理系統(tǒng)：，CN113850553A[P].2021.[12]代孝俊.基于單片機室內(nèi)定位的研究[D].成都信息工程大學(xué)，2019.[13]孟憲玖，劉寅華，袁國慶.基于單片機技術(shù)的鐵路貨車關(guān)鍵零部件全生命周期管理系統(tǒng)設(shè)計[J].鐵道車輛，2023，61(1)：4.[14]馮強，楊維.RFID技術(shù)在救災(zāi)物資儲備庫系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2023，13(3)：4.[15]唐珩，鄒永忠，耿明杰，等.基于區(qū)塊鏈和RFID技術(shù)的資產(chǎn)識別管理系統(tǒng)[J].移動信息，2023，45(1)：4.[16]和智靈，周舢.基于單片機技術(shù)煙葉等級自動識別入庫器開發(fā)應(yīng)用[J].云南科技管理，2023，36(1)：5.[17]許梅，張瑞鳳，程葆榮.基于HL7和RFID技術(shù)的移動護理信息管理系統(tǒng)[J].自動化與儀器儀表，2023(1)：4.[18]陳勇，翁奕鵬，馮良.基于單片機+二維碼的高校資產(chǎn)盤點系統(tǒng)設(shè)計[J].計算機時代，2023(2)：4.[19]相世強.基于單片機的智能檔案管理系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用研究[J].電子技術(shù)與軟件工程，2022(8)：4.[20]張秋艷，劉藝.基于單片機的智能停車場管理系統(tǒng)設(shè)計[J].榆林學(xué)院學(xué)報，2022(002)：032.[21]鐘建平.醫(yī)療物資管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].上海交通大學(xué)[2024-05-10].[22]任凱,顧慧,沈煒,等.醫(yī)療物資管理系統(tǒng)的設(shè)計[J].醫(yī)學(xué)信息,2019(9):2.[23]陳瑤.基于SAP的醫(yī)療物資管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].華中科技大學(xué)[2024-05-10].[24]黃崢強,林嘉威,陳成坤,etal.福建省重大疫情醫(yī)療衛(wèi)生物資管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].中國公共衛(wèi)生管理,2023,39(2):276-279.[25]楊新光,徐家富,石磊,等.軍隊醫(yī)院戰(zhàn)備物資管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].中國醫(yī)療設(shè)備,2020,30(6):98-99.謝辭謝辭在此即將畢業(yè)之際,我衷心感謝我親愛的指導(dǎo)老師曹喜果老師的悉心指導(dǎo)和關(guān)懷。您不僅思想深邃、學(xué)識淵博,而且教學(xué)態(tài)度認(rèn)真負(fù)責(zé)、耐心細(xì)致。每當(dāng)我遇到疑難問題時,您總是不遺余力地為我解惑解難,用淺顯生動的語言為我講解復(fù)雜的理論知識,讓我受益匪淺。在畢業(yè)設(shè)計的實驗操作過程中,您更是親力親為,手把手地教導(dǎo)我操作步驟和注意事項。每當(dāng)我出現(xiàn)失誤時,您從不責(zé)備,而是細(xì)心指出錯誤所在,耐心講解正確的做法,確保我能夠圓滿完成實驗。您對學(xué)生的關(guān)愛和用心,使我深受感動。通過這次畢業(yè)設(shè)計,我不僅掌握了寶貴的研究經(jīng)驗和科研素養(yǎng),更重要的是懂得了做人做事的基本道理——勤懇、嚴(yán)謹(jǐn)、善良和謙遜。畢業(yè)即將離開母校,我由衷地感謝您對我知識和品德的熏陶。您的教誨將永遠(yuǎn)伴隨我的人生旅程,我定將時刻懷著一顆謙卑好學(xué)的心,在您的指引下不斷學(xué)習(xí)、勇攀高峰。再次感謝您的悉心指導(dǎo),祝愿您工作順利,身體健康,家庭幸福!我一定會努力學(xué)習(xí),將所學(xué)的知識運用到社會實踐中,為國家的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的一份力量。附錄A附錄A原理圖原理圖：附錄B附錄B源程序#include"reg52.h"#include"main.h"#include"mfrc522.h" #include"LCD12864.h"#include<string.h>#include<stdio.h>sbitBEEP=P1^0; //蜂鳴器IO口定義;sbitKEY1=P1^3;//撤銷按鍵IO口定義sbitLED=P1^1;//LED燈或繼電器控制IO口定義#defineSET_BEEPBEEP=0//打開蜂鳴器#defineCLR_BEEP BEEP=1//關(guān)閉蜂鳴器signedlongdat=0;//讀取串口變量unsignedchariii=0;//判斷上位機接收變量charstring[]="";unsignedcharidataMLastSelectedSnr[4];unsignedcharidataRevBuffer[30];bitCmdValid; unsignedcharcodeASCII_NUM[]={'0','1','2','3','4','5','6','7','8','9','A','B','C','D','E','F'};unsignedcharcodeYankey[6]={0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF};//原始密碼unsignedcharcodeXiugaiYunKey[16]={0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFE,0xFF,0x07,0x80,0x69,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF}; //修改后的密碼unsignedcharcodeNowkey[6]={0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFE};//xianzia密碼unsignedcharcodeXiugaiNowKey[16]={0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x07,0x80,0x69,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF}; unsignedcharidataRead_Data[16]={0x00};unsignedchardataOperationCard;uchardatabWarn,bPass,ttt=0,tt=0;#define REGCARD 0xa1#define CONSUME 0xa2#defineREADCARD 0xa3#defineADDMONEY 0xa4#defineCHEXIAO 0xa5voidSTC_send_bluetooth(unsignedchara) { //注意：若單片機TXD(P3.1)無上拉能力，必須在P3.1端接上拉電阻。本次測試需要接上拉電阻 TI=0; SBUF=a; while(TI==0); TI=0;}voidKeyScan(void)//獨立按鍵掃描{ charstring[]=""; if(KEY1==0)//撤銷按鍵 { delay_10ms(1); if(KEY1==0) {OperationCard=CHEXIAO;tt=5;}//液晶顯示撤銷界面} if(REGCARDBTN==0)//注冊按鍵 { delay_10ms(1); if(REGCARDBTN==0) OperationCard=REGCARD; tt=1;//液晶顯示注冊界面 } if(READCARDBTN==0)//讀卡信息 { delay_10ms(1); if(READCARDBTN==0) OperationCard=READCARD; tt=4;//液晶顯示菜單界面 }}voidWarn(void)//蜂鳴器報警長{ uchardataii;for(ii=0;ii<3;ii++){SET_BEEP;//ShortBeep();如果是有源蜂鳴器就一句SET_BEEP就ok了delay_10ms(10);CLR_BEEP;delay_10ms(10);} }voidWaitCardOff(void)//等待卡離開{charstatus;unsignedchar TagType[2]; while(1) { status=PcdRequest(PICC_REQALL,TagType); if(status) { status=PcdRequest(PICC_REQALL,TagType); if(status) { status=PcdRequest(PICC_REQALL,TagType); if(status) { return; } } } //delay_10ms(5); }}voidPass(void)//蜂鳴器報警短{ SET_BEEP;//LongBeep();如果是有源蜂鳴器就一句SET_BEEP就ok了delay_10ms(30);CLR_BEEP;}voidCtrlProcess(void)//射頻讀卡程序{ signedlongmoney_value; //floatf_money_value; unsignedcharii; charstatus; status=PcdRequest(PICC_REQIDL,&RevBuffer[0]);//尋天線區(qū)內(nèi)未進入休眠狀態(tài)的卡，返回卡片類型2字節(jié) if(status!=MI_OK) return; LCD_PutString(0,2,"類型:倉庫卡");//液晶顯示卡類型 LCD_PutString(0,3,"卡號:"); LCD_PutString(0,1,""); //LCD_PutString(3,1,string);//LCD顯示卡類型 status=PcdAnticoll(&RevBuffer[2]);//防沖撞，返回卡的序列號4字節(jié) if(status!=MI_OK) return; memcpy(MLastSelectedSnr,&RevBuffer[2],4);//4字節(jié)序列號放到MLastSelectedSnr for(ii=0;ii<4;ii++) { string[2*ii]=ASCII_NUM[(M