基于STM32 智能藥箱的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、基于STM32智能藥箱的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)作者：代春輝郭瑛徐艷紅來源：中國新通信2020年第18期代春輝郭瑛徐艷紅內(nèi)蒙古科技大學(xué)信息工程學(xué)院【摘要】為了解決空巢獨(dú)居老年群體常常忘記按時(shí)用藥、安全用藥的問題，設(shè)計(jì)開發(fā)了一種新型智能藥箱。本智能藥箱的設(shè)計(jì)采用了模塊化的設(shè)計(jì)方案，以STM32F103RCT6為硬件平臺(tái)，在此基礎(chǔ)上增加了語音提醒模塊、藥物量顯示模塊和環(huán)境監(jiān)測等模塊。實(shí)現(xiàn)了按時(shí)提醒服藥、藥品過期提醒、藥箱溫度和濕度監(jiān)測、用戶信息采集與分類以及是否按時(shí)取藥等功能。設(shè)計(jì)結(jié)果表明本藥箱功能完善，具有一定的推廣價(jià)值。【關(guān)鍵詞】智能模塊化藥箱多功能STM32引言：人口老齡化是全球性人口發(fā)展的必然趨勢和世界

2、性難題，也是我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展面臨的新常態(tài)1。人口老齡化引發(fā)了很多社會(huì)關(guān)注的問題。其中一類問題是絕大多數(shù)患有多種疾病的老人需要長期服用多種藥物，但由于老人記憶力下降會(huì)導(dǎo)致忘記按時(shí)吃藥和吃錯(cuò)藥物等問題，這將嚴(yán)重影響老年人的身體健康。目前，通過科技手段設(shè)計(jì)智能藥箱來解決上述問題已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。文獻(xiàn)2所設(shè)計(jì)的智能藥箱能夠?qū)崿F(xiàn)提醒老人按時(shí)吃藥的功能。文獻(xiàn)3所實(shí)現(xiàn)的智能藥箱具備用戶信息更新和藥品分發(fā)管理的功能。本文設(shè)計(jì)了一種新型的智能藥箱系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用STM32系列的單片機(jī)作為主控芯片，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了按時(shí)提醒服藥和藥品過期與否提醒的功能，同時(shí)也增加了藥箱溫度和濕度監(jiān)測、不同用戶信息采集等新的功能。

3、一、智能藥箱系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)智能藥箱系統(tǒng)的框圖如圖1所示，其中最小系統(tǒng)采用的是STM32F103作為主控。在此基礎(chǔ)上增加了鬧鐘和語音提醒模塊、顯示模塊、藥箱內(nèi)環(huán)境監(jiān)測和電源等模塊。圖L智能藥箱瑕統(tǒng)框罔二、智能藥箱硬件電路的設(shè)計(jì)智能藥箱硬件電路的設(shè)計(jì)采用模塊化的設(shè)計(jì)方案。其主要由以下幾個(gè)部分組成:2.1控制單元控制單元在整個(gè)智能藥箱系統(tǒng)中起到信息處理和產(chǎn)生各種操作控制信號(hào)的作用，是智能藥箱的核心部分。主控芯片采用ST公司的STM32F103RCT6芯片，該芯片作為嵌入式ARM處理器，其具有低成本、低功耗以及具有先進(jìn)的中斷響應(yīng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)4,為智能藥箱系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了可能。2.2電源模塊本藥箱可采用兩

4、種方式供電，分別為5V航模電池直接供電和USB線直接供電。智能藥箱平時(shí)使用USB接口直接供電，簡單方便，而且可以使用備用移動(dòng)電源進(jìn)行充電，當(dāng)外界停電的情況下藥箱仍然可以正常使用。除此之外本藥箱還配備了備用電源接口，給用戶更加全面的保障。即使在停電沒有移動(dòng)電源的情況下仍可使用備用電池。使用備用電池的情況下還方便攜帶，方便按時(shí)吃藥。2.3顯示模塊智能藥箱的顯示模塊采用LCD12864液晶顯示屏，用于顯示日期、時(shí)間、藥箱內(nèi)環(huán)境（溫度和濕度）、藥物剩余量以及藥箱的狀態(tài)。LCD12864是一種圖形點(diǎn)陣液晶顯示器，其具有功耗小、體積小等優(yōu)點(diǎn)5,本系統(tǒng)顯示信息如圖2所示。t-l曰朋=2U1H.D2.1U-|

5、寸刖，12=aci：CK3呈潮rTV飾日即1玄g約物汆足；12.4環(huán)境監(jiān)測模塊DHT11傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，它具有品質(zhì)優(yōu)良、反應(yīng)快、超長的信號(hào)傳輸距離、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)6。本系統(tǒng)采用DHT11溫濕度傳感器對(duì)藥箱內(nèi)部的溫度和濕度信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，將采集到的信息通過單總線通信傳輸給STM32控制中心。當(dāng)控制中心檢測到溫度或濕度高于設(shè)定值時(shí)，會(huì)通過蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警，提醒用戶，這樣有利于藥品的長期保存。2.5服藥提醒模塊本模塊主要是由DS1302時(shí)鐘模塊和ISD1820語音模塊組成，其中DS1302時(shí)鐘模塊可以精準(zhǔn)的顯示時(shí)間，并且同蜂鳴器共同作為鬧鐘及報(bào)警提示音。定時(shí)

6、功能下用戶事先根據(jù)患者的需求設(shè)定好每天服藥時(shí)間，到了服藥時(shí)間時(shí)蜂鳴器就會(huì)發(fā)出警報(bào)，同時(shí)控制ISD1820語音模塊循環(huán)播報(bào)“請(qǐng)服藥”的語音信息，并且在顯示器上顯示藥物名稱和用量。2.6藥箱開關(guān)控制模塊藥箱開關(guān)控制模塊主要是由光敏傳感器模塊構(gòu)成，通過光敏傳感器的輸出電平來檢測藥箱是否打開。在藥箱未打開的情況下，藥箱內(nèi)部是無光環(huán)境或光強(qiáng)達(dá)不到設(shè)定值，此時(shí)光敏傳感器模塊輸出高電平，由此判斷用戶未打開藥箱取藥；當(dāng)用戶打開藥箱后，藥箱內(nèi)部光照強(qiáng)度超過設(shè)定值，光敏傳感器模塊會(huì)輸出低電平。當(dāng)?shù)竭_(dá)吃藥時(shí)間，通過服藥提醒模塊提醒用戶吃藥,同時(shí)主控單元會(huì)持續(xù)一段時(shí)間監(jiān)測光敏模塊的輸出電壓，判斷用戶是否打開藥箱服藥。

7、三、智能藥箱軟件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)軟件部分包括系統(tǒng)的初始化；通過LCD顯示日期、時(shí)間、溫濕度、藥物余量和藥箱開關(guān)狀態(tài)等信息；設(shè)置服藥鬧鈴提醒以及監(jiān)測取藥成功與否等功能部分。其中服藥提醒模塊流程如圖3所示，當(dāng)鬧鐘響起時(shí)，點(diǎn)亮LED燈，同時(shí)在LCD上顯示需要服用的藥品，通過光敏傳感器監(jiān)測藥箱是否打開，當(dāng)超過10分鐘后再次提醒用戶。四、結(jié)論本智能藥箱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，采用了模塊化的設(shè)計(jì)方案，通過模塊化能夠更好的細(xì)化智能藥箱的各個(gè)功能，并一一實(shí)現(xiàn)，最終實(shí)現(xiàn)智能管理藥品的功能。相比于普通藥箱，本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)按時(shí)智能語音提醒服藥、自動(dòng)打開藥箱并監(jiān)測是否已完成取藥、監(jiān)測藥箱環(huán)境是否適宜、藥物歸類等等多種功能。為需要長期服藥的空巢獨(dú)居老年人提供了很大的便利，爭取今后能在市面上得到廣泛的推廣，更好地服務(wù)于老年人。參考文獻(xiàn)李鳳琴我國人口老齡化研究的熱點(diǎn)主題及前沿態(tài)勢J.大連大學(xué)學(xué)報(bào)，2019,11(11):6976.王永坤，張建.基于STM32的家居智能藥箱設(shè)計(jì)與研發(fā)J.設(shè)計(jì)與研發(fā),2018:11-13.張強(qiáng).基于STM32的新型智能藥箱的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J.中國照明電器,2019,4(4):14-17.宣麗萍，李艷麗.基于STM32F103RCT6兩輪自平衡小車設(shè)計(jì)J.黑龍江工程學(xué)院學(xué)報(bào)學(xué)報(bào)，2018,32(4):6-10.程耀,謝華等基于多路傳感器室內(nèi)火情報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)