智能藥盒系統(tǒng)設計研究

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摘要：針對需要長期服藥的慢性病患者，本文設計了一套智能藥盒系統(tǒng)。該藥盒以STM32F103ZET6芯片作為處理器，利用RTC實時時鐘設計鬧鐘定時功能，由TFTLCD顯示屏實現(xiàn)人機交互功能，再由W25Q64芯片實現(xiàn)Flash閃存功能，最后由SYN6288芯片設計語音提醒等相關功能。該智能藥盒體積小、成本低、易操作，具有很大的市場潛力。

關鍵詞：智能藥盒；STM32處理器；TFTLCD屏顯示；人機交互；語音提醒

隨著社會的發(fā)展，人們愈發(fā)重視身體健康和生活質(zhì)量[1-2]。針對需要長期服藥的慢性病患者，本文設計了一套智能藥盒系統(tǒng)，主要用來幫助人們進行科學服藥，解決患者忘服藥、服錯藥和重復服藥等一系列問題。

1系統(tǒng)設計方案

根據(jù)智能藥盒系統(tǒng)的功能需求，本文主要設計了微處理器模塊、人機交互模塊、鬧鐘定時模塊、語音播報模塊和Flash存儲模塊共五個功能模塊。另外，為了方便操控制智能藥盒，系統(tǒng)還設計了鍵盤按鍵功能。藥盒控制系統(tǒng)的模塊化框圖如圖1所示。

2硬件電路設計

2.1微處理器模塊

本文所設計的智能藥盒系統(tǒng)采用的是如圖2所示的STM32開發(fā)板設計的[3]。該開發(fā)板的微處理器模塊主要由STM32F103ZET6芯片、電源電路和下載調(diào)試電路所組成，主要功能為控制系統(tǒng)正常運行。

2.2人機交互模塊

人機交互模塊采用TFT-LCD顯示屏實現(xiàn)顯示和觸摸功能。TFT-LCD屏顯示功能由ILI9341芯片控制實現(xiàn)，觸摸功能由XPT2406芯片實現(xiàn)。當手指觸摸按壓屏幕時會產(chǎn)生相應的模擬電壓信號，XPT2406芯片可以將模擬電壓信號轉化為相應的數(shù)字信號輸出，從而實現(xiàn)顯示屏的觸摸功能。

2.3鬧鐘定時模塊

鬧鐘定時模塊由STM32F103ZET6芯片內(nèi)部自帶RTC時鐘而設計的，可實現(xiàn)鬧鐘定時功能。用戶可以根據(jù)自身服藥時間需求設置一個或多個鬧鐘。

2.4語音播報模塊

語音播報模塊電路原理圖如圖3所示。該模塊的SYN6288語音合成芯片芯片將從控制器接收到的文本信息轉化為相應的語音信號并傳送給功率放大器，經(jīng)過放大處理后的語音信號由喇叭進行播報[4]。

2.5Flash存儲模塊

該模塊存儲功能主要由W25Q64芯片實現(xiàn)，可對系統(tǒng)軟件程序和用戶所輸入的信息進行存儲。其電路原理圖如圖4所示。

2.6按鍵功能設計

按鍵輸入電路的設計原理圖如圖5所示，各個按鍵功能如表1所示。當按下按鍵，按鍵電路連通，按鍵向I/O口送達一個低電平；按鍵未按下，I/O接口為高電平。

3軟件電路設計

系統(tǒng)軟件主程序流程圖如圖6所示，運行步驟如為：（1）初始化GPIO和各種外設。（2）測試存儲、語音模塊是否運行正常。（3）檢測系統(tǒng)是否需要進行界面切換，并根據(jù)外界條件執(zhí)行相應功能。

4系統(tǒng)測試

人機交互功能界面的測試圖如圖7所示。經(jīng)測試，系統(tǒng)開機后主界面可以正常顯示各項數(shù)據(jù)，用戶可在信息輸入界面通過拼音鍵盤正常輸入和保存信息。圖8為鬧鐘定時功能界面的測試圖。如圖8（a）所示，設置鬧鐘為“15：00”，當實時時鐘到達該時刻，觀察到如圖8（b）所示的鬧鐘提示界面并伴隨語音播報。

5結論

本文設計了一套低成本、操作簡單的智能電子藥盒系統(tǒng)。作為一種方便實用的智能藥物存儲設備，它不僅廣受老年人所喜愛，同時也適用于都市青年和慢性病患者，適用用戶范圍廣泛，具有很大的市場升值空間。

參考文獻

[1]黃曉燕,胡雁,薛一帆.減少老年人用藥差錯的策略[J].中華護理雜志,2010,45(11):1053-1056.

[2]李彬,黎鈺珍.數(shù)字電子技術在智能藥盒教學中的應用[J].裝備制造技術,2020,(06):103-106.

[3]STM32F103XX系列芯片中文數(shù)據(jù)手冊[M].深圳:信盈達電子有限公司,2009.

[4]SYN6288中文語音合成芯片數(shù)據(jù)手冊[M].北京:北京宇音天下科技有限公司,2011.

作者：王詩桐 師聰雨 單位：河南科技大學