智能藥盒系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

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摘要：針對(duì)需要長(zhǎng)期服藥的慢性病患者，本文設(shè)計(jì)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(shí)時(shí)時(shí)鐘設(shè)計(jì)鬧鐘定時(shí)功能，由TFTLCD顯示屏實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能，再由W25Q64芯片實(shí)現(xiàn)Flash閃存功能，最后由SYN6288芯片設(shè)計(jì)語(yǔ)音提醒等相關(guān)功能。該智能藥盒體積小、成本低、易操作，具有很大的市場(chǎng)潛力。

關(guān)鍵詞：智能藥盒；STM32處理器；TFTLCD屏顯示；人機(jī)交互；語(yǔ)音提醒

隨著社會(huì)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(duì)需要長(zhǎng)期服藥的慢性病患者，本文設(shè)計(jì)了一套智能藥盒系統(tǒng)，主要用來幫助人們進(jìn)行科學(xué)服藥，解決患者忘服藥、服錯(cuò)藥和重復(fù)服藥等一系列問題。

1系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

根據(jù)智能藥盒系統(tǒng)的功能需求，本文主要設(shè)計(jì)了微處理器模塊、人機(jī)交互模塊、鬧鐘定時(shí)模塊、語(yǔ)音播報(bào)模塊和Flash存儲(chǔ)模塊共五個(gè)功能模塊。另外，為了方便操控制智能藥盒，系統(tǒng)還設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)

2.1微處理器模塊

本文所設(shè)計(jì)的智能藥盒系統(tǒng)采用的是如圖2所示的STM32開發(fā)板設(shè)計(jì)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(yùn)行。

2.2人機(jī)交互模塊

人機(jī)交互模塊采用TFT-LCD顯示屏實(shí)現(xiàn)顯示和觸摸功能。TFT-LCD屏顯示功能由ILI9341芯片控制實(shí)現(xiàn)，觸摸功能由XPT2406芯片實(shí)現(xiàn)。當(dāng)手指觸摸按壓屏幕時(shí)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的模擬電壓信號(hào)，XPT2406芯片可以將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)輸出，從而實(shí)現(xiàn)顯示屏的觸摸功能。

2.3鬧鐘定時(shí)模塊

鬧鐘定時(shí)模塊由STM32F103ZET6芯片內(nèi)部自帶RTC時(shí)鐘而設(shè)計(jì)的，可實(shí)現(xiàn)鬧鐘定時(shí)功能。用戶可以根據(jù)自身服藥時(shí)間需求設(shè)置一個(gè)或多個(gè)鬧鐘。

2.4語(yǔ)音播報(bào)模塊

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

2.5Flash存儲(chǔ)模塊

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

2.6按鍵功能設(shè)計(jì)

按鍵輸入電路的設(shè)計(jì)原理圖如圖5所示，各個(gè)按鍵功能如表1所示。當(dāng)按下按鍵，按鍵電路連通，按鍵向I/O口送達(dá)一個(gè)低電平；按鍵未按下，I/O接口為高電平。

3軟件電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件主程序流程圖如圖6所示，運(yùn)行步驟如為：（1）初始化GPIO和各種外設(shè)。（2）測(cè)試存儲(chǔ)、語(yǔ)音模塊是否運(yùn)行正常。（3）檢測(cè)系統(tǒng)是否需要進(jìn)行界面切換，并根據(jù)外界條件執(zhí)行相應(yīng)功能。

4系統(tǒng)測(cè)試

人機(jī)交互功能界面的測(cè)試圖如圖7所示。經(jīng)測(cè)試，系統(tǒng)開機(jī)后主界面可以正常顯示各項(xiàng)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(shí)功能界面的測(cè)試圖。如圖8（a）所示，設(shè)置鬧鐘為“15：00”，當(dāng)實(shí)時(shí)時(shí)鐘到達(dá)該時(shí)刻，觀察到如圖8（b）所示的鬧鐘提示界面并伴隨語(yǔ)音播報(bào)。

5結(jié)論

本文設(shè)計(jì)了一套低成本、操作簡(jiǎn)單的智能電子藥盒系統(tǒng)。作為一種方便實(shí)用的智能藥物存儲(chǔ)設(shè)備，它不僅廣受老年人所喜愛，同時(shí)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(chǎng)升值空間。

參考文獻(xiàn)

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

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

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

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

作者：王詩(shī)桐 師聰雨 單位：河南科技大學(xué)