智能药盒系统设计研究

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摘要：针对需要长期服药的慢性病患者，本文设计了一套智能药盒系统。该药盒以STM32F103ZET6芯片作为处理器，利用RTC实时时钟设计闹钟定时功能，由TFTLCD显示屏实现人机交互功能，再由W25Q64芯片实现Flash闪存功能，最后由SYN6288芯片设计语音提醒等相关功能。该智能药盒体积小、成本低、易操作，具有很大的市场潜力。

关键词：智能药盒；STM32处理器；TFTLCD屏显示；人机交互；语音提醒

随着社会的发展，人们愈发重视身体健康和生活质量[1-2]。针对需要长期服药的慢性病患者，本文设计了一套智能药盒系统，主要用来帮助人们进行科学服药，解决患者忘服药、服错药和重复服药等一系列问题。

1系统设计方案

根据智能药盒系统的功能需求，本文主要设计了微处理器模块、人机交互模块、闹钟定时模块、语音播报模块和Flash存储模块共五个功能模块。另外，为了方便操控制智能药盒，系统还设计了键盘按键功能。药盒控制系统的模块化框图如图1所示。

2硬件电路设计

2.1微处理器模块

本文所设计的智能药盒系统采用的是如图2所示的STM32开发板设计的[3]。该开发板的微处理器模块主要由STM32F103ZET6芯片、电源电路和下载调试电路所组成，主要功能为控制系统正常运行。

2.2人机交互模块

人机交互模块采用TFT-LCD显示屏实现显示和触摸功能。TFT-LCD屏显示功能由ILI9341芯片控制实现，触摸功能由XPT2406芯片实现。当手指触摸按压屏幕时会产生相应的模拟电压信号，XPT2406芯片可以将模拟电压信号转化为相应的数字信号输出，从而实现显示屏的触摸功能。

2.3闹钟定时模块

闹钟定时模块由STM32F103ZET6芯片内部自带RTC时钟而设计的，可实现闹钟定时功能。用户可以根据自身服药时间需求设置一个或多个闹钟。

2.4语音播报模块

语音播报模块电路原理图如图3所示。该模块的SYN6288语音合成芯片芯片将从控制器接收到的文本信息转化为相应的语音信号并传送给功率放大器，经过放大处理后的语音信号由喇叭进行播报[4]。

2.5Flash存储模块

该模块存储功能主要由W25Q64芯片实现，可对系统软件程序和用户所输入的信息进行存储。其电路原理图如图4所示。

2.6按键功能设计

按键输入电路的设计原理图如图5所示，各个按键功能如表1所示。当按下按键，按键电路连通，按键向I/O口送达一个低电平；按键未按下，I/O接口为高电平。

3软件电路设计

系统软件主程序流程图如图6所示，运行步骤如为：（1）初始化GPIO和各种外设。（2）测试存储、语音模块是否运行正常。（3）检测系统是否需要进行界面切换，并根据外界条件执行相应功能。

4系统测试

人机交互功能界面的测试图如图7所示。经测试，系统开机后主界面可以正常显示各项数据，用户可在信息输入界面通过拼音键盘正常输入和保存信息。图8为闹钟定时功能界面的测试图。如图8（a）所示，设置闹钟为“15：00”，当实时时钟到达该时刻，观察到如图8（b）所示的闹钟提示界面并伴随语音播报。

5结论

本文设计了一套低成本、操作简单的智能电子药盒系统。作为一种方便实用的智能药物存储设备，它不仅广受老年人所喜爱，同时也适用于都市青年和慢性病患者，适用用户范围广泛，具有很大的市场升值空间。

参考文献

[1]黄晓燕,胡雁,薛一帆.减少老年人用药差错的策略[J].中华护理杂志,2010,45(11):1053-1056.

[2]李彬,黎钰珍.数字电子技术在智能药盒教学中的应用[J].装备制造技术,2020,(06):103-106.

[3]STM32F103XX系列芯片中文数据手册[M].深圳:信盈达电子有限公司,2009.

[4]SYN6288中文语音合成芯片数据手册[M].北京:北京宇音天下科技有限公司,2011.

作者：王诗桐 师聪雨 单位：河南科技大学