吳雯婧 王業(yè)然 徐奉娣 胡峰

摘?要：設(shè)計了一套用于控制醫(yī)學(xué)藥品生產(chǎn)車間溫度的測溫系統(tǒng)。此系統(tǒng)采用核心STC89C52電路、無線射頻模塊電路、測溫模塊電路等組件實(shí)現(xiàn)了超溫警報、溫度信息儲存和無線傳輸，同時通過無線射頻技術(shù)傳輸實(shí)時溫度，并顯示在接收端。本設(shè)計適用于在險惡環(huán)境下對產(chǎn)品的溫度監(jiān)控，有效的提高了藥品在生產(chǎn)過程中的效率以及減少藥品儲存和運(yùn)輸過程中的損耗。

關(guān)鍵詞：RFID;無線傳輸;信息儲存;溫度監(jiān)控

一、研究背景

藥品藥性的穩(wěn)定性是極其重要的。其穩(wěn)定性，這個直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量。換句話說，直接影響到患者的病情。所以，藥品生產(chǎn)和運(yùn)輸時的穩(wěn)定性也是新藥上報時的重要指標(biāo)。不難看出，國家對其的重視程度。影響藥品生產(chǎn)和運(yùn)輸時穩(wěn)定性的影響分為兩種：一是化學(xué)因素，比如PH值、酶等等，二是物理因素，包括溫度、濕度、光照、O2……其中溫度可以影響藥品制作時的化學(xué)反應(yīng)，溫度作為催化劑或是加快藥品反應(yīng)或是減慢藥品反應(yīng)，更甚者產(chǎn)生有害物質(zhì)。

在藥物生產(chǎn)過程中，濕度，光照，O2對藥品的穩(wěn)定性都有很大的影響，這就導(dǎo)致員工不能實(shí)時呆在生產(chǎn)車間里檢測這些影響因素。因此我們設(shè)計了一款基于無線射頻的測溫系統(tǒng)，本設(shè)計可以實(shí)現(xiàn)中距離的對溫度的監(jiān)控。

二、硬件設(shè)計方案

（一）主機(jī)硬件電路設(shè)計

本設(shè)計的核心是STC89C52RC。此單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路由復(fù)位電路、時鐘電路和電源電路構(gòu)成。單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

VCC和GND為單片機(jī)的電源引腳，為單片機(jī)提供電源。復(fù)位電路由按鍵S1、電解電容EC1和電阻R1組成，可以實(shí)現(xiàn)可以手動復(fù)位，也可以上電自動復(fù)位。鐘電路由晶振Y1、瓷片電容C1和C2組成。如果要正常工作，時鐘電路是必不可少的。在本設(shè)計，時鐘電路自動發(fā)出系統(tǒng)時間，讓控制芯片正常工作。發(fā)送控制芯片正常工作的時鐘信號，一般把這種工作方式稱為“拍”，這樣才能讓整個控制系統(tǒng)能正常工作[2]。

（二）從機(jī)硬件系統(tǒng)

本設(shè)計基于TI公司的MSP430G2553芯片。無線收發(fā)功能部分采用了NRF24L01型無線芯片。溫度檢測部分采用了DS18B20單線數(shù)字測溫芯片。此芯片可以在現(xiàn)場采集溫度數(shù)據(jù)，然后將溫度數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出到接收端（該傳感器測量溫度范圍是-55℃-125℃，測量的精度為0.125℃）[3]。

三、軟件設(shè)計方案

（一）主機(jī)軟件設(shè)計

主機(jī)部分流程圖如圖2所示：首先完成LCD顯示屏、無線傳輸、射頻識別各個模塊的初始化，第二步標(biāo)志位置位，表示已經(jīng)完成初始化。

第一步對顯示屏進(jìn)行初始化，第二步配置無線模塊地址保證可以接受功能，第三步初始化RFID模塊。初始化完成后，開始接收溫度信息，接著，將接到的溫度數(shù)據(jù)在LCD屏幕上顯示出來。如果非接觸式無線射頻接近射頻讀寫模塊的時候，將卡的ID與用戶的ID進(jìn)行對比，如果為用戶ID則提示用戶進(jìn)行按鍵操作，同時按鍵功能查詢，用戶可選擇溫度信息寫入無線射頻卡中，清除卡中原有的溫度信息，顯示卡內(nèi)新的溫度信息。完成按鍵選擇后IC卡主控制器執(zhí)行相應(yīng)的功能，對無線射頻卡進(jìn)行對應(yīng)操作。

（二）從機(jī)軟件設(shè)計

對MSP430進(jìn)行時鐘配置、IO端口配置，初始化無線傳輸部分和溫度采集模塊。定時器每2秒觸發(fā)一次中斷，并在中斷中對溫度采集標(biāo)志設(shè)置位置。每兩秒轉(zhuǎn)化一次溫度序列。溫度轉(zhuǎn)化完成后，將數(shù)據(jù)寫入無線射頻模塊的發(fā)送區(qū)域，完成數(shù)據(jù)發(fā)送。在等待定時器置位過程中處理器進(jìn)入低功耗模式，從而可以降低無線射頻整個模塊的能耗，達(dá)到節(jié)能的目的。

四、設(shè)計實(shí)現(xiàn)結(jié)果

取一只普通溫度計，將本設(shè)計與普通溫度計顯示示數(shù)進(jìn)行對比，采用室外朝陽，室外背光，室內(nèi)不同光照環(huán)境下進(jìn)行對RFID測溫系統(tǒng)進(jìn)行模擬測試。記錄下在普通溫度計和LED屏幕上的溫度顯示示數(shù)然后兩者進(jìn)行對比。如果誤差百分比能在2%之內(nèi)，那我們就可以認(rèn)為此系統(tǒng)的運(yùn)行可靠，功能實(shí)現(xiàn)。測試數(shù)據(jù)如下表所示：

經(jīng)檢驗(yàn)，測溫系統(tǒng)工作良好。

五、結(jié)論

本設(shè)計是一套可以在中長距離進(jìn)行溫度實(shí)時RFID監(jiān)測的系統(tǒng)，溫度數(shù)據(jù)信息可以儲存在無線射頻IC卡內(nèi)，提高了對溫度實(shí)時監(jiān)測的能力，無形中又提高了生產(chǎn)、運(yùn)輸、保存等各項(xiàng)工作的效率。本系統(tǒng)設(shè)計簡約美觀，可應(yīng)用于倉庫存儲、貨物生產(chǎn)、貨物運(yùn)輸?shù)惹闆r，可以實(shí)時監(jiān)控各環(huán)節(jié)溫度高低，更好的處理貨物，以保證各項(xiàng)溫度指標(biāo)處于安全范圍。所以，基于射頻識別的溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計具有無限廣闊的未來！

參考文獻(xiàn)：

[1]盤紅華.基于RFID的自動化倉儲管理系統(tǒng)解決方案[J].物流技術(shù)，2013，32（19）：259-261.

[2]胡慧，張彪.基于51單片機(jī)的無線測距系統(tǒng)[J].傳感器世界，2011，17（11）：33-36.

[3]王立宏，王曙燕.基于射頻識別技術(shù)的超市管理系統(tǒng)[J].西安郵電學(xué)院學(xué)報，2012，17（03）：73-77.

基金項(xiàng)目：徐州工程大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目（XCX2019035）資助