[20]。3.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)控制方式結(jié)構(gòu)圖小車執(zhí)行送藥工作的前提在于各個(gè)模塊完成檢測(cè)后發(fā)出信號(hào)單片機(jī)處理后對(duì)使能端發(fā)送開始工作的使能信號(hào)，然后根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)其輸入引腳上的電平，直流電機(jī)接收到電平后，就會(huì)作出相應(yīng)的操作，同時(shí)考慮到小車際使用的人群，為了方便考慮只需要病區(qū)護(hù)士先放置藥品再拿病房號(hào)讓攝像頭掃描即可完成送藥前準(zhǔn)備。系統(tǒng)控制方式結(jié)構(gòu)圖如圖15所示。圖14系統(tǒng)控制方式結(jié)構(gòu)圖3.2程序設(shè)計(jì)主流程圖系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)主流程圖如圖16所示，系統(tǒng)初始化后對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集、處理，如攝像模塊是否捕捉到病房號(hào)，藥物檢測(cè)電路是否檢測(cè)到藥物裝填輸出電壓。兩樣都齊備，控制單片機(jī)輸出的電平，進(jìn)而來控制電機(jī)工作。圖15程序設(shè)計(jì)主流程圖3.3信號(hào)的采集及處理流程圖此系統(tǒng)對(duì)信息的采集和處理的操作流程為系統(tǒng)初始化、各傳感器模塊初始化、攝像模塊初始化、灰度傳感器采集及處理信號(hào)，控制單片機(jī)輸出的電平，進(jìn)而來控制電機(jī)工作。圖16信號(hào)采集流程圖(1)信號(hào)采集流程圖如圖17所示。(2)智能小車循跡部分采用OpenMV編程實(shí)現(xiàn)，主要原理如下：首先將每一幀圖像從上向下均勻分成平行的三個(gè)區(qū)域，在每一層搜尋紅色色塊并獲取到其中心點(diǎn)的坐標(biāo)，對(duì)得到的三個(gè)坐標(biāo)的橫坐標(biāo)進(jìn)行加權(quán)平均得到總平均質(zhì)心坐標(biāo)，最后，將該坐標(biāo)、圖象中軸線的最低點(diǎn)坐標(biāo)、圖象中心點(diǎn)坐標(biāo)構(gòu)成一個(gè)三角形，利用數(shù)學(xué)運(yùn)算求解偏轉(zhuǎn)角度。(3)將求得的偏轉(zhuǎn)角度利用串口發(fā)送給小車的主控單片機(jī)，單片機(jī)據(jù)此調(diào)整左/右轉(zhuǎn)角度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)巡線。3.4十字路口識(shí)別流程圖識(shí)別十字路口處理流程圖如圖17所示，在運(yùn)行過程中攝像頭通過對(duì)左上角和右上角的感興趣區(qū)的巡查，同時(shí)檢測(cè)到紅色色塊，表示巡查到十字路口了，下一步操作是核對(duì)路邊貼的病房號(hào)。圖17識(shí)別十字路口處理流程圖3.5數(shù)字識(shí)別流程圖數(shù)字識(shí)別處理流程圖如圖18所示，攝像頭采集數(shù)字字模1-8中的任意一個(gè)進(jìn)行NCC模板匹配算法識(shí)別，找到目的病房號(hào)，循跡執(zhí)行送藥工作。圖18數(shù)字識(shí)別處理流程圖3.6遠(yuǎn)端送藥流程處理及流程圖為了解決遠(yuǎn)端送藥過程中攝像頭不好實(shí)現(xiàn)一次四個(gè)并排的數(shù)字都完整拍下來的問題，先讓攝像頭根據(jù)匹配好的模板執(zhí)行送藥，過程中先直行通過十字路口，抵達(dá)遠(yuǎn)端捕捉到路兩邊貼的數(shù)字，與匹配的數(shù)字進(jìn)行比對(duì)。比如識(shí)別先識(shí)別左邊的數(shù)字與目標(biāo)數(shù)值不符合則直接右轉(zhuǎn)尋找，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端送藥。遠(yuǎn)端送藥流程處理如圖19所示。圖19遠(yuǎn)端送藥流程3.7返回時(shí)倒車流程圖及干擾消除小車在進(jìn)行完送藥工作后先會(huì)執(zhí)行倒車操作，根據(jù)攝像頭是以是否查看到T字形路口作為判斷依據(jù)，如果識(shí)別到倒轉(zhuǎn)的十字路口即可進(jìn)行偏轉(zhuǎn)角度的計(jì)算執(zhí)行倒車轉(zhuǎn)向返回至起點(diǎn)準(zhǔn)備執(zhí)行下輪送藥。返回時(shí)小車返程流程如圖20所示。圖20小車返程流程4.系統(tǒng)仿真調(diào)試及制作4.1系統(tǒng)的仿真調(diào)試(1)按下裝填檢測(cè)電路仿真設(shè)計(jì)圖如圖21所示。圖21藥物檢測(cè)電路設(shè)計(jì)圖(2)按下仿真鍵仿真圖如圖22所示，使用開關(guān)的斷開與接收來表示藥物是否裝填。開關(guān)處在接通狀態(tài)時(shí)表示藥物未放置輸出的是低電平，開關(guān)處在斷開狀態(tài)時(shí)表示藥物已經(jīng)裝填輸出高電平。效果仿真圖如圖23表示。圖22藥物未裝填仿真圖圖23藥物裝填電路仿真圖(3)當(dāng)攝像頭識(shí)別到病房房間號(hào)后，向單片機(jī)發(fā)送信號(hào)，小車運(yùn)行到達(dá)后有蜂鳴器報(bào)警提示，但是由于Proteus庫中沒有OpenMV所以發(fā)出信號(hào)，仿真過程由按鍵摁下發(fā)出信號(hào)代替。按鍵部分指代模板匹配設(shè)定病房的過程如圖24所示。圖24按鍵部分(4)通過位置感應(yīng)檢測(cè)小車是否到達(dá)設(shè)定病房，當(dāng)小車通過時(shí)輸出高電平，報(bào)警模塊工作蜂鳴器作響。如圖25所示；圖25小車位置感應(yīng)部分(5)報(bào)警模塊接收信號(hào)，通過三極管進(jìn)行放大后蜂鳴器作響。報(bào)警模塊設(shè)計(jì)如圖26所示。圖26報(bào)警部分(6)啟動(dòng)軟件的仿真按鈕，開始對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行仿真測(cè)試。上方的屏幕顯示零表示小車在起點(diǎn)位置如圖27所示圖27預(yù)置房間設(shè)定(7)摁下按鍵1，屏幕顯示1表示房間號(hào)設(shè)定成功28所示。圖28房間設(shè)定完成(8)當(dāng)傳感器檢測(cè)到小車抵達(dá)病房1時(shí),蜂鳴器報(bào)警作響提示病人取藥如圖29所示。圖29報(bào)警提示取藥4.2實(shí)物的組裝與測(cè)試考慮智能送藥小車的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)所，設(shè)計(jì)本系統(tǒng)需實(shí)現(xiàn)的功能，即本系統(tǒng)可以完成功能，即節(jié)省人力克服干擾順利完成送藥功能，同時(shí)考慮智能送藥小車的實(shí)際適用人群，小車有操作便捷維護(hù)方便等特點(diǎn)。4.2.1本系統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式的說明電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊管腳連接如圖30和31所示。即為L(zhǎng)298NIN1接單片機(jī)PC4管腳，IN2接PC5管腳，IN3接PF5管腳，IN4接PF7管腳。PA0，PF8作為PWM的輸出端口分別接L298N的使能A端，使能B端。供電采用鋰電池供電正極接12V端口，負(fù)極接GND端口，其中L298N的GND端接單片機(jī)的GND端。圖30電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊轉(zhuǎn)向管腳腳配置圖圖31電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊PWM管腳連接說明4.2.2本系統(tǒng)攝像頭的安裝與代碼展示(1)通信部分：使用全雙工異步收發(fā)串口通信。硬件部分可以視為將單片機(jī)的PA9，PA10管腳與攝像頭的PIN4和PIN5交叉相連即可實(shí)現(xiàn)硬件部分相連，硬件連接方式如圖32所示。圖32硬件連接方式(2)引腳配置：串口對(duì)引腳對(duì)應(yīng)映射,通過將復(fù)用引腳設(shè)置為PC12和PD2,如圖33所示。圖33引腳配置(3)端口配置：首先將速度設(shè)置為50MHZ采用推挽復(fù)用的輸出方式并將兩個(gè)管腳初始化下一步執(zhí)行初始化的配置，如圖33所示。圖34AUSART端口配置(4)USART初始化：首先執(zhí)行波特率設(shè)置，給一個(gè)字符長(zhǎng)度為8位的一個(gè)數(shù)據(jù)格式，并設(shè)置收發(fā)模式為同步雙工的收發(fā)模式并開啟相關(guān)的中斷。圖35USART初始化設(shè)置VIC寄存器配置：如圖36所示，首先將串口1設(shè)置為中斷通道并且賦予優(yōu)先級(jí)，賦予使能給IRQ通道，并將寄存器初始化再賦予串口1使能，便夠執(zhí)行通信。圖36VIC寄存器配置(6)十字路口前識(shí)別數(shù)字部分：小車在直行過程中感興趣區(qū)域同時(shí)捕捉到紅色表示識(shí)別到了十字路口，如圖37所示。圖37十字路口識(shí)別數(shù)字(7)轉(zhuǎn)向判斷：例如在執(zhí)行送藥前將小車送藥的房間設(shè)定為5號(hào)，到達(dá)判斷點(diǎn)先掃描左邊路口貼的數(shù)字，若沒有目標(biāo)數(shù)字則立即右轉(zhuǎn)確定目標(biāo)房間在右邊。如圖38所示。圖38遠(yuǎn)端數(shù)字轉(zhuǎn)向判斷4.3測(cè)試結(jié)果4.3.1數(shù)字模板匹配測(cè)試(1)首先現(xiàn)在紙上寫數(shù)組模型如圖40所示。圖40數(shù)組模型(2)通過使用OPENMVIDE軟件進(jìn)行截屏并將照片格式修改為.pgm格式進(jìn)行保存并且引用如圖41，42所示。考慮到小車運(yùn)行過程中是不停運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)致攝像頭誤差較大所以我們需要截取不同角度的很多張的模板。文中以數(shù)字1為例介紹。圖41總體模板保存圖42模板引用(3)將模板保存至攝像頭內(nèi)存卡中，連接并運(yùn)行腳本實(shí)現(xiàn)數(shù)字模板識(shí)別匹配。效果如圖43所示。圖43數(shù)字模板匹配效果(4)將數(shù)字模板在攝像頭下掃描完畢后即可完成模板匹配，小車在完成模板匹配后即可開始直行送藥操作。4.3.2測(cè)試結(jié)果(數(shù)據(jù))測(cè)試所需器具：秒表、電腦、200g藥品、兩套數(shù)字字模實(shí)驗(yàn)給出測(cè)試結(jié)果，如表2-4所示。表2單個(gè)小車送藥品至近端病房并返回時(shí)間次數(shù)病房號(hào)運(yùn)送時(shí)間返回時(shí)間碰黑線次數(shù)1173022860316604296051860表3單個(gè)小車送藥品至中端病房并返回時(shí)間次數(shù)病房號(hào)運(yùn)送時(shí)間返回時(shí)間碰黑線次數(shù)16(左)1211026(右)1311033(左)1110147(右)1312058(左)14121表4單個(gè)小車送藥品至遠(yuǎn)端病房并返回時(shí)間次數(shù)病房號(hào)運(yùn)送時(shí)間返回時(shí)間碰撞黑線次數(shù)15(左上)1714024(右上)2216138(左下)1914046(右下)1915057(左上)201515.結(jié)論本文設(shè)計(jì)了一款高性價(jià)比的智能送藥小車。本設(shè)計(jì)主要由STM32單片機(jī)、L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、紅外檢測(cè)模塊、數(shù)字識(shí)別模塊及循跡模塊等部分組成。STM32單片機(jī)作為核心模塊控制其他各模塊協(xié)調(diào)運(yùn)行。通過數(shù)字識(shí)別模塊及循跡模塊采集信息，STM32單片機(jī)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊實(shí)現(xiàn)藥物派送。在派送過程中通過對(duì)感興趣區(qū)域同時(shí)檢測(cè)到紅色部分得知是否遇到十字路口。紅外檢測(cè)電路用于檢測(cè)是否藥物裝填，當(dāng)未接收到紅外光發(fā)射后，向單片機(jī)傳送高電平。根據(jù)放藥完畢后匹配好的模板執(zhí)行送藥工作。本文針對(duì)當(dāng)前送藥過程占用太多人力等問題，基于STM32單片機(jī)的基礎(chǔ)上，對(duì)智能送藥小車的研究提出了新思路。本設(shè)計(jì)雖然實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的功能，但是本設(shè)計(jì)仍舊誤差很大。誤差主要來自O(shè)penMV攝像頭的圖像采集。一方面，采集圖像時(shí)受環(huán)境光的影響較大，使得小車巡線和數(shù)字識(shí)別時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，另一方面，因?yàn)樾≤囀沁\(yùn)動(dòng)的，循跡過程需要不斷修正，所以對(duì)攝像頭的支架的穩(wěn)定性要求較高。難度較大的是遠(yuǎn)端的數(shù)字識(shí)別，因?yàn)槭撬膫€(gè)數(shù)字并排排列，攝像頭不能同時(shí)采集到四張字模，編程復(fù)雜且對(duì)模板匹配法的準(zhǔn)確度要求較高，需要優(yōu)化。所以機(jī)械結(jié)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì)有待提高。相信在更先進(jìn)的將來，智能送藥小車可能已經(jīng)被集成在了另一個(gè)更高級(jí)的智能工具當(dāng)中，也許是一體全能型的智能病區(qū)管家，也許是其他超出想象的東西，使人們的生活更加舒適。參考文獻(xiàn)[1]程立輝.基于數(shù)據(jù)包絡(luò)分析的護(hù)理效率評(píng)價(jià)與影響因素研究[J].護(hù)理學(xué)雜志,2022,35(15):60-62.[2]宋珊.基于數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法的中醫(yī)醫(yī)院護(hù)理人力資源效率及影響因素分析.[D].長(zhǎng)沙:湖南中醫(yī)藥大學(xué),2021.[3]王波.基于機(jī)器視覺的載貨小車的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].中國新通信,2021,23(19):54-55.[4]彭圣吉.淺析自動(dòng)化設(shè)備可靠性[J].電子世界,2021,59(03):1-2.[5]趙栓.基于PWM波的小型永磁發(fā)電機(jī)調(diào)速電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].西安:西安理工大學(xué),2019.[6]韓曉峰.基于PWM波的小型永磁發(fā)電機(jī)調(diào)速電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子設(shè)計(jì)工程,2020,28(08):154-159.[7]陳小龍.基于灰度傳感器的智能小車避障尋優(yōu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].中國信息化,2018,(02):66-67.[8]殷留留,韓森,王芳.基于L298N的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].信息技術(shù),2017,(06):104-106+111.[9]歸銘李,李晨澤,覃琳.基于機(jī)器視覺應(yīng)用的無人小車配送系統(tǒng)[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新,2021,(35):109-111.[10]張文清,龍亦帆.基于OpenMV視覺模塊的智能小車巡線系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].集成電路應(yīng)用,2021,38(10):232-233[11]李萬義,謝林汐,肖鋒.基于STM32的智能小車尋跡避障系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)[J].電子世界,2019,(07):196-197.[12]LiuLe,XieJiawen,WuWenxin,DuGang.DesignofIntelligentLogisticsCarbasedonSTM32[J].JournalofPhysics:ConferenceSeries,2021,1952(4).[13]肖振興.直流電機(jī)變速的PWM波的幾種產(chǎn)生方法[J].現(xiàn)代信息科技,2020,4(11):42-44.[14]馬馳,劉祎銘,程春雨.多平臺(tái)直流電機(jī)PWM調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].工業(yè)和信息化教育,2021,(08):93-99.[15]張潔,何文濤,劉亞.集成多種PWM調(diào)制的直流無刷電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)工程,2022,30(01):61-65+70.[16]KyawZinLatt,ThanHtikeAung,ZawMinMinHtun.PCBasedDCMotorSpeedControlusingPIDforLaboratory[J].JournalofTrendinScientificResearchandDevelopment,2019,3(5).[17]王澤川,曾維鵬,黃果.基于Op