基于GSM和PIC單片機的無人清潔護理機的設計

摘要：文章以PIC單片機為“家庭長期臥床病人大小便清潔護理機”的主控制器，完成護理機各項參數的實時檢測與控制，利用GSM模塊TC3 5i將護理機報警信息以“手機短信”的形式實時發送到病人監護人的手機中，同時監護人也可用“手機短信”的形式發送命令遠程控制家中護理機的運行，創新性地實現了護理機的“無人護理”功能。該設計將在很大程度上解決我國長期臥床病人家庭陪護人員緊缺和護理費用高昂的難題，將產生很大的經濟效益和社會效益。
關鍵詞：PIC單片機；GSM模塊：傳感器；無人護理功能

0 引言
隨著我國老齡化進程的加劇，當今社會中存在著一種因失去生活自理能力而“長期臥床的弱勢群體”，特別是那些幾乎無意識的弱勢群體，他們需要被人長期照顧，特別是他們的大小便的清潔處理。然而由于該弱勢群體數量大、護理人員緊缺和護理費用高等問題，導致這些弱勢群體的家庭護理矛盾日益凸顯。目前市場上的長期臥床病人大小便清潔護理機在“智能護理”方面己比較完善，已經具有大小便自動識別與回收、溫水清洗與自動烘干等功能，達到了“人性化”護理的要求，但在使用過程中仍然需要專門的“陪護人員”，對于絕大多數現代家庭而言，無論從人力還是財力，這都將是一個沉重的負擔，同時也限制了大小便清潔護理機在家庭中的推廣使用，因此，社會迫切需要一種在現有護理功能的基礎上能夠實現“無人護理”功能的新型大小便清潔護理機。本文以PIC18F87K22單片機為護理機主控制器，利用西門子GSM模塊TC35i，將護理機報警信息以“手機短信”的形式實時發送到設定的臥床病人監護人的手機中，同時，監護人也可用“手機短信”的形式發送命令遠程控制家中護理機的運行，創新性地實現了家庭長期臥床病人大小便清潔護理機的“無人護理”功能，將在很大程度上解決我國長期臥床病人家庭的陪護人員緊缺和護理費用高昂這些亟待解決社會難題。

1 系統組成與工作原理
系統主要由PIC單片機主控板、鍵盤和顯示模塊、傳感／變送器模塊、執行機構模塊、GSM通信模塊(TC35i)和用戶手機等幾部分組成(圖1)。系統工作時，PIC單片機每隔500ms將護理機的水溫、風溫、流量、清水桶液位下限報警、收集桶臟物上限報警、漏電檢測報警等參數巡檢一遍。當某項檢測參數發生報警時，護理機除了發出相應的聲光報警提示信息外，同時還將報警信息通過GSM模塊以“手機短信”的形式發送到程序設置的監護人的手機中，提示監護人及時回家處理。

2 系統硬件設計
系統硬件包括電源模塊設計、PIC單片機主控板電路設計、按鍵設計、LCD顯示設計、傳感器／變送器電路設計、語音電路設計、GSM通信模塊電路設計和外圍驅動執行機構電路設計等。
2．1 單片機芯片選擇
由于單片機與GSM通信模塊(TC35i)之間通過串口通信，考慮到今后還需要與ZigBee模塊進行串口通信，所以需要具有至少兩個串口的MCU；系統需要采集風溫、水溫等總共10路檢測參數；在大小便結束后進行的溫水沖洗和暖風烘干過程中，還需要用到多個定時器；需要通過PWM方式控制電機轉速。綜合考慮上述要求，本系統選用Microehip(微星)公司的PIC18F877K22單片機，其內部集成4KB SRAM，128KB EPROM，69位I／O，2個增強型EUSART，24路12位A／D轉換器，5個16位定時器，7個CCP模塊和3個ECCP模塊，其資源完全滿足系統需要。