基于GSM和PIC单片机的无人清洁护理机的设计

　　0 引言

　　随着我国老龄化进程的加剧，当今社会中存在着一种因失去生活自理能力而“长期卧床的弱势群体”，特别是那些几乎无意识的弱势群体，他们需要被人长期照顾，特别是他们的大小便的清洁处理。然而由于该弱势群体数量大、护理人员紧缺和护理费用高等问题，导致这些弱势群体的家庭护理矛盾日益凸显。目前市场上的长期卧床病人大小便清洁护理机在“智能护理”方面已比较完善，已经具有大小便自动识别与回收、温水清洗与自动烘干等功能，达到了“人性化”护理的要求，但在使用过程中仍然需要专门的“陪护人员”，对于绝大多数现代家庭而言，无论从人力还是财力，这都将是一个沉重的负担，同时也限制了大小便清洁护理机在家庭中的推广使用，因此，社会迫切需要一种在现有护理功能的基础上能够实现“无人护理'功能的新型大小便清洁护理机。本文以PIC18F87K22单片机为护理机主控制器，利用西门子GSM 模块TC35i，将护理机报警信息以“手机短信”的形式实时发送到设定的卧床病人监护人的手机中，同时，监护人也可用“手机短信”的形式发送命令远程控制家中护理机的运行，创新性地实现了家庭长期卧床病人大小便清洁护理机的“无人护理”功能，将在很大程度上解决我国长期卧床病人家庭的陪护人员紧缺和护理费用高昂这些亟待解决社会难题。

　　1 系统组成与工作原理

　　系统主要由PIC单片机主控板、键盘和显示模块、传感/变送器模块、执行机构模块、GSM通信模块(TC35i)和用户手机等几部分组成(图1)。系统工作时，PIC单片机每隔500ms将护理机的水温、风温、流量、清水桶液位下限报警、收集桶脏物上限报警、漏电检测报警等参数巡检一遍。当某项检测参数发生报警时，护理机除了发出相应的声光报警提示信息外，同时还将报警信息通过GSM模块以“手机短信”的形式发送到程序设置的监护人的手机中，提示监护人及时回家处理。

　　图1 系统结构图(参见下页)

　　2 系统硬件设计

　　系统硬件包括电源模块设计、PIC单片机主控板电路设计、按键设计、LCD显示设计、传感器/变送器电路设计、语音电路设计、GSM通信模块电路设计和外围驱动执行机构电路设计等。

　　2.1 单片机芯片选择

　　由于单片机与GSM通信模块(TC35i)之间通过串口通信，考虑到今后还需要与ZigBee模块进行串口通信，所以需要具有至少两个串口的MCU;系统需要采集风温、水温等总共10路检测参数;在大小便结束后进行的温水冲洗和暖风烘干过程中，还需要用到多个定时器;需要通过PWM方式控制电机转速。综合考虑上述要求，本系统选用Microchip(微星)公司的PIC18F877K22单片机[1]，其内部集成4KB SRAM，128KB EPROM，69位I/O，2个增强型EUSART，24路12位A/D转换器，5个16位定时器，7个CCP模块和3个ECCP模块，其资源完全满足系统需要。