未来智库 > 可穿戴论文 > 【可穿戴智能服药提醒器】
    关键词:Edison 芯片;讯飞开放平台;提醒器;智能
    中图分类号:TN873 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2017)35-0208-02
    Wearable Intelligent Medicine Reminding Device
    ZHOU Xiao-yan,CAI Bo-wen,QU Jian-cong,CHEN Yi-zhou
    (School of Information and Communication, Guilin University of Electronic Technology, Guilin 541004,China)
    Abstract: Wearable intelligent medication reminder, you can get people's relevant data, to solve the most direct demand, compact comfortable, suitable for wear. And this wearable intelligent medication reminder can be set up by voice input, to remind the wearer in the pre-set time to take the medicine, it is the current drug reminder market to do a supplement. The use of Edison chip and the open platform is connected with the Xunfei device, it can complete the basic medication reminders. Using Edison as the core, mainly by the Edison chip circuit, power circuit, display circuit and other components, the software selected C programming language. Edison will parse the received microphone acoustic data sent to the Xunfei open platform, according to the analysis of the content set to return after the medication reminder time and synchronized to the server, to set the time to remind, and taking the content displayed on the display screen. The wearable smart medication reminder has been able to voice through the medication, reminders, on the OLED display to see the next time of medication, and can log through the server to view medication reminders.
    Key words: Edison chip; Xunfei open platform; intelligent reminder
    1 概述
    “穿戴式智能�O备”是一种现代化高科技的设备总称,它应用了可穿戴的工艺技术,对日常穿戴用品实施了高科技智能化现代化的设计,比如框架眼镜、手袜、手表、服饰及鞋等[1]。可穿戴设备存在于各种具有部分计算功能的便携式附件中,可以连接移动电话和各种类型的终端,主流产品包括基于手腕的产品,包括手表和腕带以及一些其他类型的非主流物品。可穿戴设备行业目前处于起步期,产品技术未定型、产品创新空间大、行业进入壁垒较低,有利于中国在可穿戴设备市场抢占先机[2]。可穿戴设备作为用户捕捉和加工信息的前端设备,更善于信息的传递和交互,可加速信息的互联共享,但是对于信息的处理、分析和升华就需要在云端完成[3]。同时,开放可穿戴设备云侧应用是实现可穿戴设备智能化的根本。可穿戴设备通过软件真正与消费者建立连接,而不是简单地把硬件带在身上。硬件领域的变革已经集中体现在硬件本身、云侧应用和商业模式三方面,所以我国在可穿戴设备的布局不应只集中在硬件终端侧也要积极布局云侧应用。
    因此,本文对产品本身的特点进行分析,从而对未来的消费需求以及产品设计方向进行预测。可穿戴智能服药提醒器不仅仅是一种硬件设备,通过语音提醒使用者服药,更是通过软件支持以及数据交互、云端交互来实现强大的功能,搭建一个消息管理的云平台进行日程及其他重要消息的管理和同步,使用者可以通过登录服务器查询并且API,使得更多第三方服务得以接入。
    2 设计方案
    可穿戴智能服药提醒器能准时准确提醒佩戴者服药信息,它具备两种提醒信息录入方式,第一种是按下某个按键,然后佩戴者通过语音交互方式录入,佩戴者应准确说出提醒时间和要吃的药物,第二种是直接在服务器上用电脑录入服药信息,服务器里的数据会同步到该服药提醒装置,完成服药提醒的相关设置。
         可穿戴智能服药提醒器主要以 Edison芯片为核心,包括语音模块、显示模块、按键模块和服务器数据同步等相关技术。Edison将麦克风接受到的声波数据发送到讯飞开放平台进行解析,再根据解析后回传的内容设定服药提醒时间并同步到服务器,到了设定时间就进行提醒,并将服药内容显示于显示屏上。服药提醒器系统框图如图1所示。
    
    图1 服药提醒器系统框图
    3 硬件设计
    3.1 语音录入
    英特尔Edison套件没有接口能够进行语音输入,所以通过微型 USB接口来进行语音录入以及语音输出的数据传输。通过一条OTG数据线和一个外置 USB声卡,再连接上麦克风和音频播放器就可以实现语音的录入和输出。
    科大讯飞开放云是一个开放API的云服务,为我们提供了语音识别和语义识别等功能,特别是式它中文语音技术成熟,接口简单,容易使用。我们使用USB麦克风,对声音进行采集,然后交给科大讯飞开放云平台处理。
    3.2 OLED显示
    由于要对时间和文字进行显示,选择了OLED模块作为输出。OLED显示技术拥有十分广阔的视角,对比度几乎无限高,反应速度很快,能够用在挠曲性面板、还能够自己发光,制作工艺流程相对简易。市场里的 LCD都需要背光,但是OLED则不用,因为它能够自己发光。相比于 LED显示,OLED显示效果好得很多。 0.96寸的OLED显示屏,OLED显示屏分辨率为 128*64;多种接口方式,OLED裸屏一共有5种接口方式,分别为:8080并行接口方式和 8080并行接口方式,3线或者4线的串行SPI接口方式,只需要2根线就可以控制 OLED的IIC接口方式,这五种接口是通过屏上的BS0~BS2来配置的。它只有四针以及两个信号线,4个接口分别为:
    (1) GND电源地;
    (2) VCC电源正(3~5.5V);
    (3) SCL OLED的 D0脚,在 IIC通信中为时钟管脚;
    (4) SDA OLED的 D1脚,在 IIC通信中为数据管脚。
    3.3 按键电路
    按键扫描工作原理是扫描到低电平,则判断为按键被按下。依次选定一行输送低电平,其他两行输送高电平,扫描各列是否有低电平的存在,如果扫描到,则该行该列交叉点判断为按键被按下。可穿戴智能服药提醒器通过按键选择不同功能,按下按键 key1,进入�Z音录入功能,如果有错误,则而已再按一次按键 key1,重新录入,如果确认没有错误,则按下按键 key2,确认设置。
    4 软件设计
    4.1 搭建软件平台
    通过web客户端、云服务器、科大讯飞开放云搭建的智能语音助手,可以实现进行日程以及其他重要信息的管理和同步,Web API是一个编程接口,用于操作可通过标准HTTP方法和表头访问的系统。通过对我们的开放API的使用,可以进行功能的进一步的定制和扩展。
    软件部分通过在Yocto项目提供的Linux系统调用Aruino的库函数进行对OLED屏幕和电池模块的控制和监测,在日程安排的时间进行提醒并显示日程;通过一个录音程序对用户声音进行录制,将用户的录音上传到科大讯飞开放云进行文字识别和语义提取,然后返回到手表转换成特定格式存储在手表;通过同步程序与我们搭建的服务器进行日程的同步。
    4.2 Edison的软件配置
    英特尔Edison是一个搭载了一颗500MHz主频的低功耗x86架构的Atom CPU的开发平台,同时具有WIFI和蓝牙功能,在平台上使用Yocto项目提供的Linux操作系统,同时它还兼容Arduino程序,这使得我们更加方便容易得获取很多开源资料。该平台的功能主要是对整个手表系统的控制以及联网。Intel Edison中预装了 Yocto Project Linux系统,YoctoProject是一个针对嵌入式应用,由全球各地开发人员共同开发、维修保护的开源软件合作工程。这个工程提供模块、工具和方案,帮你建立个人定制的 Linux系统和嵌入式软件。CPU,也就是 Atom处理器,负责运行 Yocto Linux,而MCU运行Viper,一个 Wind River公司出品的实时操作系统,也就是RTOS,这个RTOS里包含了最基本的线程调整、中断控制、内存管理等。两个内核可以单独工作,互不影响,共用IO口,共享内存,同时二者还可以通过IPC通道和控制通道互相联系,CPU中包含 MCU驱动和IPC驱动。
    4.3 语音交互
    可穿戴智能服药提醒器很重要的一个功能就是通过语音来录入提醒服药信息,当电源打开时,按下特定按键不松开,就可以开始进行语音交互,也就是语音录入信息,然后检查有没有信号输入。如果有信号输入,那就对输入的声波信号进行采样、量化和编码,然后输出声音数字信号,通过 WIFI发送到讯飞开放平台进行解析,然后等待接收已经解析完毕的命令词,如果接收到了命令词,就设置提醒信息,然后结束语音录入。语音识别相关代码如下。
    void voice_ASR() {
    speak_voice(3);
    oled_cls();
    sprintf((char*)showbuff,"Recording");
    showstr(20,3,showbuff);
    system("/home/root/voice/voiceService/bin/iat_record"); //进行语音录入
    system("/home/root/voice/voiceService/bin/tts"); //转换成语音
         speak_voice(0); //播报当前录音文本
    speak_voice(2); //确认提醒是否正确
    4.4 服务器录入提醒
    智能服药提醒器,有 2种录入服药提醒信息的方式,第一种就是上面提过的语音录入方式,第二种录入方式是在电脑上通过服务器来设置服药提醒。服药器通过 Edison内置的 WIFI模块进行联网,然后便可以实时连接服务器,在服务器里输入服药信息后,服药器同步服务器,将新添加的服药信息存储在内部存储空间,并设置服药提醒。
    unsigned int s_month; //月份
    unsigned int s_day; //日
    unsigned int s_hour; //从时间服务器获取的时间
    unsigned int s_minute;
    unsigned int s_second;
    get_Time(); //同步服务器时间
    int p = find_reminder(s_month, s_day, s_hour, s_minute); //获取当前时间是否
    有对应的提醒
    printf("is ok1\n");
    //同步到服务器
    void sync_server()
    {system("/home/root/test/client");}
    5 �Y束语
    可穿戴智能服药提醒器可以通过麦克风进行语音录入,进行服药时间和服药种类设置,提醒佩戴者在预先设置好的时间里服药,然后语音程序将语音上传到科大讯飞开放云进行语音识别和语义提取,再返回处理结果给主程序进行添加移除日程事件和提醒的时间点,同时存储到云服务器,并且可以在客户端页面显示。设计的服药提醒器最终可以准确地获取人的相关数据、进行服药提醒,同时设备小巧舒适适合佩戴,为用户带来很大方便,具有较好的实用性。
    参考文献:
    [1] 于南翔,陈东义.可穿戴计算技术及其应用的新发展[J].数字通信,2012(4):13-20
    [2] 李东方.中国可穿戴设备行业产业链及发展趋势研究[D].广东:广东省社会科学院,2015.
    [3] 陈士凯,程晨,臧海波.Intel Edison智能硬件开发指南――基于Yocto Project [M].人民邮电出版社,2015.
    [4] 刘泉.电子语音提醒器[J].常州工业技术学院学报,1998(2):9-11.
    [5] 王艳.浅析C语言编程的学习策略[J].电脑知识与技术,2016,(22):80-81.
    [6] 王富中.黄文浩.基于语音识别技术的智能控制系统设计[J].自动化与仪表,2006(4):8-10.
    [7] 宋灵香.C语言中 for循环语句教学研究[J].软件导刊,2013(3):184-186.
    [8] 段煅.C语言编程技巧在C语言学习中的应用[J].电脑编程技巧与维护,2010(20):150-151.
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