緒論研究背景及意義當(dāng)前，我們國(guó)家已進(jìn)入了一個(gè)老齡社會(huì)，直到2022年末，老齡人口還在不斷增加；接近到總?cè)丝跀?shù)的百分之二十即大概有28004萬(wàn)的老齡人口。在這些人群中，有20978萬(wàn)名是65歲或65歲以上的老人，占比14.9%。這種逆上升的發(fā)展態(tài)勢(shì)折射出中國(guó)人口老化的過程。在人口老齡化日益嚴(yán)重的今天，老人的身體保健問題，特別是藥物治療，更應(yīng)引起人們的關(guān)注。而慢性疾病則會(huì)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)發(fā)生。絕大多數(shù)的老人，都會(huì)有一種或者幾種以上的慢性疾病。隨著年齡的增長(zhǎng)，人體的機(jī)能會(huì)越來(lái)越差。疾病并存，這是無(wú)法避免的。根據(jù)研究，有必要每日服用藥物的老年病人占51.33%，有18.74%是三種藥一起吃，2.52%是在吃6種藥，有5種或更多種藥的占11.7%。而且因?yàn)槔先耸褂玫乃幤范?、品種多，所以有時(shí)候會(huì)在無(wú)意中引起藥品間的不良反應(yīng)，使得給藥的時(shí)候，用藥的時(shí)候，用的時(shí)候也要注意。服藥的次數(shù)和方法也就越發(fā)的繁復(fù)了。除此之外，老年人的理解力、記憶力、視力和聽力也會(huì)有所減退。容易出現(xiàn)漏藥，同時(shí)服用多倍劑量，錯(cuò)誤用藥；考慮到藥物的副作用，不愿意按時(shí)服藥；藥物種類多，記不住用量；因?qū)膊〉恼J(rèn)識(shí)出現(xiàn)偏差而停止服藥或減少用藥REF_Ref1109\r\h[1]。目前，大部分的電子藥箱都是獨(dú)立的數(shù)碼元器件，存在著體積大，功耗高，重量輕等缺點(diǎn)。目前，我國(guó)市面上的藥品包裝大都沿用了傳統(tǒng)藥品包裝的概念，以貯存藥品為主，且大多為分格存放。但該方案僅能解決某一類藥品的使用，而高齡患者常伴有各種基礎(chǔ)疾病，且常需使用不同的藥品。用藥的用量和用藥的時(shí)機(jī)都比較復(fù)雜。多數(shù)藥盒缺少明確的識(shí)別標(biāo)志，對(duì)給藥劑量及服用時(shí)間的提醒作用較小，同時(shí)也缺少智能化的輔助給藥的功能，這使得病人很可能會(huì)發(fā)生用藥次數(shù)偏多以及誤服用藥的最佳時(shí)機(jī)REF_Ref1269\r\h[2]。研究基于STM32單片機(jī)的智能提醒藥盒設(shè)計(jì)具有以下意義：（1）提高藥品管理效率。智能提醒藥盒設(shè)計(jì)可以通過合理和規(guī)范地儲(chǔ)存藥物、定時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警以及液晶顯示屏提醒服藥等功能，幫助用戶更好地管理藥物，提高藥物管理和服用的準(zhǔn)確性和便捷性。（2）促進(jìn)用藥合規(guī)性。智能提醒藥盒設(shè)計(jì)可以提供用藥提醒功能，幫助患者按時(shí)服藥，減少漏服和錯(cuò)誤用藥的發(fā)生，提高用藥合規(guī)性。（3）改善老年人的健康管理。隨著我國(guó)老齡化社會(huì)的到來(lái)，智能提醒藥盒設(shè)計(jì)對(duì)于老年人的健康管理具有重要意義，可以提供個(gè)性化的藥物管理和監(jiān)測(cè)服務(wù)，幫助老年人更好地管理自己的藥物REF_Ref13682\r\h[3]。（4）為工作時(shí)間長(zhǎng)工作量大的年輕人和生病的小孩子提供方便。在目前全球經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的時(shí)代，年輕人的工作時(shí)間和工作量也隨之增長(zhǎng)，許多年輕人為之而奔波。不僅老年人，許多年輕人也有類似胃病等的疾病，常常也會(huì)忘記按時(shí)服藥。還有小孩子有時(shí)也會(huì)有感冒咳嗽等疾病，而后續(xù)的治療不是一天兩天就能完成的，也需要每天按時(shí)按量服藥。而智能提醒藥盒就能很好地解決這兩類情況帶來(lái)的問題。（5）數(shù)據(jù)分析與預(yù)警功能。智能提醒藥盒設(shè)計(jì)可以通過數(shù)據(jù)采集和分析，為用戶提供藥物使用情況的統(tǒng)計(jì)和分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況并提供預(yù)警，幫助用戶更好地管理自己的健康。（6）推動(dòng)醫(yī)療技術(shù)創(chuàng)新?；赟TM32單片機(jī)智能提醒藥盒設(shè)計(jì)涉及到多個(gè)領(lǐng)域的交叉，推動(dòng)了醫(yī)療技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展，并產(chǎn)生了一系列相關(guān)的產(chǎn)品和服務(wù)。國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r與趨勢(shì)在國(guó)內(nèi)，智能提醒藥盒的研發(fā)和應(yīng)用逐漸得到重視。許多醫(yī)療器械公司、科技公司和創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)開始推出自己的智能提醒藥盒產(chǎn)品。這些產(chǎn)品通常集成了STM32單片機(jī)作為核心控制芯片，具備藥物儲(chǔ)存管理、用藥提醒、遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能。智能藥盒也得到了一些醫(yī)療機(jī)構(gòu)和個(gè)人用戶的認(rèn)可，尤其是對(duì)于老年人和慢性病患者來(lái)說，它提供了方便、準(zhǔn)確的藥物管理解決方案。在國(guó)外，智能提醒藥盒的發(fā)展也相對(duì)成熟。許多國(guó)際知名醫(yī)療器械公司和科技公司都有類似的產(chǎn)品推出。這些產(chǎn)品通常采用多種技術(shù)手段，如藍(lán)牙、Wi-Fi、云端服務(wù)等，實(shí)現(xiàn)了藥物管理、用藥提醒、家庭成員通知等功能。一些智能藥盒還可以與醫(yī)生的診療系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)互通，實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的藥物管理和監(jiān)控。此外，國(guó)外的智能藥盒產(chǎn)品也注重用戶體驗(yàn)和設(shè)計(jì)感，更加注重人性化的界面和操作。發(fā)展趨勢(shì)：智能提醒藥盒在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)都是積極向上的。隨著人們對(duì)健康管理和醫(yī)療服務(wù)的需求增加，智能藥盒作為一種創(chuàng)新的醫(yī)療輔助設(shè)備，將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。未來(lái)，智能提醒藥盒有望進(jìn)一步發(fā)展，如通過人工智能算法預(yù)測(cè)患者用藥情況、與其他醫(yī)療設(shè)備的聯(lián)動(dòng)等。同時(shí)，智能藥盒的安全性和隱私保護(hù)問題也需要引起重視，并加強(qiáng)相應(yīng)的技術(shù)和法律保障。研究目標(biāo)、內(nèi)容研究目標(biāo)本文旨在實(shí)現(xiàn)藥物儲(chǔ)存和管理功能。設(shè)計(jì)一種能夠準(zhǔn)確儲(chǔ)存藥物記錄藥品使用情況等功能的智能提醒藥盒。通過預(yù)先設(shè)置藥品使用計(jì)劃以及定時(shí)提醒和提示，使用戶在正確的時(shí)間內(nèi)按照正確的劑量使用藥品REF_Ref24843\r\h[4]。通過顯示模塊、紅外模塊、語(yǔ)音播報(bào)模塊，GSM信息模塊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程提醒、紅外顯示、語(yǔ)音播報(bào)提醒等功能。研究?jī)?nèi)容設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一套基于STM32單片機(jī)的電路系統(tǒng)，包括電源管理、時(shí)鐘管理、存儲(chǔ)器管理、通信接口等，設(shè)計(jì)并開發(fā)實(shí)現(xiàn)智能提醒藥盒的軟件系統(tǒng)，以滿足智能提醒藥盒遠(yuǎn)程提醒、紅外顯示、語(yǔ)音播報(bào)提醒的功能需求。2系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案2.1設(shè)計(jì)要求采用STM32作為內(nèi)核，配以8個(gè)按鈕進(jìn)行調(diào)整，外加LCD1602液晶顯示器，語(yǔ)音模塊，LED燈；再利用紅外線感應(yīng)裝置及GSM模組等，研制一款家用智能型提醒藥盒。該系統(tǒng)主要包括：微控制器最小系統(tǒng)，按鍵電路，LCD顯示電路和聲音廣播電路。該系統(tǒng)可以進(jìn)行實(shí)時(shí)的計(jì)時(shí)，一天最多可以設(shè)定三次計(jì)時(shí)提示，一次最多可以提示四種用藥。該系統(tǒng)的主要功能有。(1)顯示功能使用LCD1602液晶顯示屏顯示實(shí)時(shí)時(shí)間、給藥劑量及調(diào)節(jié)參數(shù)的顯示等。(2)定時(shí)和藥物數(shù)量設(shè)置該系統(tǒng)可以達(dá)到每日三次計(jì)時(shí)，每一次使用藥物時(shí)都有四種藥物的劑量提示，七個(gè)按鈕，三個(gè)按鈕可以調(diào)整計(jì)時(shí)，四個(gè)是設(shè)定鬧鈴及藥物劑量的設(shè)定。(3)語(yǔ)音提醒功能當(dāng)萬(wàn)年歷的實(shí)時(shí)時(shí)間工作到提前設(shè)定好的時(shí)間的時(shí)候，LCD1602液晶顯示屏就會(huì)將這一次的用藥量顯示出來(lái)。聲音模塊的喇叭會(huì)對(duì)服藥進(jìn)行提示，同時(shí)還會(huì)有相應(yīng)的警報(bào)LED閃爍（紅色的是上午的時(shí)間，綠色的是下午的時(shí)間，黃色的是夜晚的時(shí)間），提示用藥的時(shí)候到了。GSM短信提醒功能如果老人家沒有按時(shí)吃藥，就會(huì)推送一條“溫馨提醒早上沒有按時(shí)吃藥”、“溫馨提醒中午沒有按時(shí)吃藥”、“溫馨提醒晚上沒有按時(shí)吃藥”的短信到提前設(shè)定好號(hào)碼的手機(jī)里，這樣可以及時(shí)通知老人家吃藥，避免錯(cuò)過了最佳的時(shí)間吃藥REF_Ref1595\r\h[5]。2.2總體設(shè)計(jì)思路本文中的設(shè)計(jì)以模塊化作為方法，采用STM32單片機(jī)為核心，研制出一種家庭智能提醒藥盒。本系統(tǒng)以STM32為主要控制芯片，并將微控制器最小化系統(tǒng)所需的上電和復(fù)位電路相結(jié)合，內(nèi)置晶體振蕩器，利用功率模塊為整個(gè)系統(tǒng)提供穩(wěn)定的直流供電；利用STM32MCU芯片提供的定時(shí)器來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)時(shí)鐘的設(shè)計(jì)，其中LCD1602顯示模塊用于顯示萬(wàn)年歷時(shí)間、用藥定時(shí)時(shí)間和每次用藥量等，語(yǔ)音模塊在接受了單片機(jī)的信號(hào)之后，再用揚(yáng)聲器外放來(lái)提醒用戶，LED發(fā)光二極管與語(yǔ)音模塊可以進(jìn)行輔助的報(bào)警和提示，根據(jù)LED燈的顏色，可以有效地區(qū)分早、中、晚的時(shí)間以及藥物的使用。在編程上，以MCU的內(nèi)部資源為核心，對(duì)各功能模塊的驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行了調(diào)用。利用MCU的管腳來(lái)驅(qū)動(dòng)并調(diào)用其它模塊的資源。通過對(duì)鍵盤掃描子程序及LCD1602數(shù)據(jù)刷新程序的調(diào)用，實(shí)現(xiàn)了LCD1602液晶顯示屏的實(shí)時(shí)顯示。該軟件通過LCD1602對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀出，并對(duì)其進(jìn)行操作，判定是否進(jìn)入了語(yǔ)音提醒時(shí)刻。在到達(dá)警報(bào)時(shí)間后，將預(yù)先設(shè)定好的藥物資料在LCD1602液晶顯示屏上進(jìn)行更新，并經(jīng)單片機(jī)的管腳帶動(dòng)聲音模塊的發(fā)聲及LED燈的亮起，達(dá)到必要的警報(bào)及警示作用。同時(shí)，通過GSM模塊，實(shí)現(xiàn)了手機(jī)短信的推送提示，使老年人能夠及時(shí)服用藥物REF_Ref2441\r\h[6]。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由STM32單片機(jī)、5個(gè)按鍵、電源模塊、晶振電路、語(yǔ)音播報(bào)電路、復(fù)位電路、LCD1602液晶顯屏、發(fā)光二極管、GSM信息模塊等幾部分構(gòu)成。系統(tǒng)各模塊框圖圖如圖2-1所示。圖2-1系統(tǒng)模塊框圖該系統(tǒng)以STM32為核心，以LCD1602LCD為顯示器，以DS1302為內(nèi)核，實(shí)現(xiàn)了對(duì)硬件和軟件的實(shí)時(shí)同步。該系統(tǒng)利用MCU來(lái)協(xié)同地控制各系統(tǒng)的功能，3+4共計(jì)7個(gè)鍵的輸入信號(hào)被MCU進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并在LCD1602上進(jìn)行即時(shí)的顯示。其中，有三個(gè)按鈕可調(diào)整萬(wàn)年歷中的時(shí)、分和秒的值，其他四個(gè)按鈕則是設(shè)定早上、下午和晚上三次的鬧鈴，以及相應(yīng)的藥物劑量。當(dāng)單片機(jī)判斷出該時(shí)刻的實(shí)際時(shí)間與這三個(gè)計(jì)時(shí)時(shí)間中的一個(gè)相同時(shí)，就會(huì)啟動(dòng)聲音播報(bào)模塊來(lái)廣播服藥的溫馨提示，同時(shí)還會(huì)有相應(yīng)的計(jì)時(shí)鬧鈴顏色的LED燈亮起，提示服藥的時(shí)候到了。3硬件電路設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)包括：STM32單片機(jī)芯片，晶振電路，復(fù)位電路，供電電路等，尤其是單片機(jī)芯片，包括CPU，內(nèi)存，外設(shè)接口等，是該系統(tǒng)的核心。晶體振蕩器是為MCU提供一個(gè)時(shí)鐘，以使單片機(jī)能夠正確地工作，晶體振蕩器的頻率通常與單片機(jī)的工作頻率一致。該重置電路主要是為了使MCU在上電和重置時(shí)可以正確地進(jìn)行初始化，從而使整個(gè)系統(tǒng)工作穩(wěn)定。電源電路為整臺(tái)MCU的運(yùn)轉(zhuǎn)，提供了一個(gè)可靠的動(dòng)力來(lái)源，確保了該系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)REF_Ref13894\r\h[7]。單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖3-1所示。圖3-1單片機(jī)最小系統(tǒng)圖在設(shè)計(jì)中，主控芯片選用STM32F103C8T6單片機(jī)作為核心控制器。STM32F103系列的片高工作頻率可達(dá)72MHZ，在儲(chǔ)存器01等周期仿真時(shí)可達(dá)到1.25Mip/MHz(Dhrystone2.1)，內(nèi)部閃存程序儲(chǔ)存器容量為128k字節(jié)。3.1.1STM32F103C8T6芯片介紹STM32F103C8T6芯片的工作電壓為2.0V至3.6V的最佳工作電壓為3.3V芯片，該芯片帶有一個(gè)POR/PDR(Power-OnReset，上電復(fù)位/Power-DownReset，斷電復(fù)位)以及一個(gè)可編程的電壓探測(cè)器，它可以用72Mhz的頻率來(lái)與4-16MHz的外界震動(dòng)相連，還有一個(gè)40K赫的RC結(jié)晶產(chǎn)生器，用來(lái)構(gòu)成鎖相環(huán)。CPU時(shí)鐘速率：帶校正功能的32kHzRTC振蕩器，可以在待機(jī)，關(guān)機(jī)，休眠三種狀態(tài)下工作。STM32F103是一款12位DAC芯片，它可以提供16路模擬輸出，0-3.6V的輸出電壓。這個(gè)產(chǎn)品也包含一個(gè)內(nèi)置的溫度感應(yīng)器，可以用來(lái)測(cè)試晶片的內(nèi)部溫度。另外，該芯片具有內(nèi)置的計(jì)時(shí)器功能，模數(shù)轉(zhuǎn)換器，SPI接口；通訊函數(shù)，如IIC，USART。STM32F103C8T6內(nèi)置37個(gè)輸入和輸出管腳，最多可對(duì)16個(gè)外接中斷進(jìn)行繪制。除A/D管腳以外，其它輸入輸出均可接受5V的輸入輸出。通過串行SWD（SerialWireDebug，串行調(diào)試）和JTAG（JoinTestActionGroup，聯(lián)合測(cè)試工作組）接口，可實(shí)現(xiàn)芯片的調(diào)試模式調(diào)整。3個(gè)16比特定時(shí)器，各4路可對(duì)PWM信號(hào)進(jìn)行采樣/輸出或脈寬調(diào)制信號(hào)進(jìn)行對(duì)比。1個(gè)帶死區(qū)控制及緊急制動(dòng)電機(jī)控制的16比特脈寬調(diào)制定時(shí)器，2個(gè)（單獨(dú)及窗口型）監(jiān)視狗定時(shí)器。時(shí)鐘：24位自動(dòng)減數(shù)器STM32F103C8T6管腳圖如圖3-2所示。圖3-2STM32F103C8T6管腳圖3.1.2STM32F103C8T6最小系統(tǒng)在眾多的MCU中，單一的MCU是不夠的。以微控制器51為例，它要求一個(gè)石英振蕩線路和一個(gè)重置線路。STM32F103芯片的研制也是如此。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了外圍電路，濾波電路和晶振電路；對(duì)接口電路進(jìn)行復(fù)位，起動(dòng)電路的調(diào)試等。STM32芯片比51芯片更復(fù)雜，它是整個(gè)芯片的“大腦”，對(duì)芯片的性能要求很高。圖3-3顯示了STM32F103C8T6芯片的最小電路圖，該芯片有三個(gè)電源。每個(gè)3.3V電源由104個(gè)電容濾波器組成，MCU周圍必須有濾波電容器。使用系統(tǒng)開發(fā)板的最小SW開關(guān)下載和調(diào)試電路，并將其與ST-link連接以進(jìn)行在線下載和調(diào)試。圖3-3STM32F103C8T6芯片的最小電路圖該系統(tǒng)以STM32F103C8T6為核心，實(shí)現(xiàn)了三段式供電。所述3.3V供電裝置由功率濾波器器電路，晶振電路和復(fù)位電路構(gòu)成；軟件接口，調(diào)試及啟動(dòng)方式的選擇。（1）STM32最小系統(tǒng)電路本設(shè)計(jì)以STM32F103C8T6為核心，采用8M晶振及2個(gè)30PF電容器與時(shí)鐘管腳相連的時(shí)鐘電路構(gòu)成。（2）啟動(dòng)模式，電路選擇從BOOT管腳中可以選取各種開機(jī)方式，STM32的開機(jī)方式見下表3-1所示。BOOT0與BOOT1管腳的橫向狀況采用下列的控制器缺省方式。（3）復(fù)位電路本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一種基于軟件和硬件的雙重重置方法。初始化芯片重置花了大量的時(shí)間，而且在NRST管腳上一定要維持一個(gè)較小的電平。通過對(duì)重置回路進(jìn)行充放電，使得STM32在開機(jī)狀態(tài)下由低位向高電平過渡，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)芯片的重置和對(duì)芯片的變換REF_Ref24491\r\h[8]。表3-1STM32啟動(dòng)模式表BOOT0BOOT1啟動(dòng)模式說明X0主閃存存儲(chǔ)器啟動(dòng)區(qū)域?yàn)橹鏖W存存儲(chǔ)器01系統(tǒng)存儲(chǔ)器啟動(dòng)區(qū)域?yàn)橄到y(tǒng)存儲(chǔ)器11內(nèi)置SRAM啟動(dòng)區(qū)域?yàn)閮?nèi)置SRAM3.2WT588D語(yǔ)音模塊WT588D對(duì)GB2312,GBK,BIG5,UNICODE等多種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了中文語(yǔ)音的綜合，可以實(shí)現(xiàn)中文文字的自動(dòng)生成，也可以進(jìn)行英文文字的自動(dòng)組合。該方法對(duì)常見數(shù)字、時(shí)間、日期及度量等進(jìn)行了自動(dòng)辨識(shí)，并對(duì)拼音及題目進(jìn)行了較好的處理，同時(shí)還提供了多個(gè)文字控件，使文字的處理更加精確；每個(gè)文字集最多200個(gè)字節(jié)。支援各種操作指令，包括綜合，暫停，轉(zhuǎn)換速率等。在睡覺時(shí)可以減少電力消耗。該產(chǎn)品具有串行通訊界面，具有9600、19200、38400bps三種不同的數(shù)據(jù)傳送率，并且具有16個(gè)級(jí)別的容量調(diào)整功能，可以單獨(dú)地對(duì)屏幕上的文字及背景音樂的大小進(jìn)行控制，并且可以通過傳送一個(gè)控制標(biāo)志來(lái)調(diào)整語(yǔ)速。支持6級(jí)的語(yǔ)速調(diào)節(jié)，并編譯各行業(yè)常用的音頻和音頻效果協(xié)議，由19個(gè)音頻信號(hào)、23個(gè)字符和15個(gè)背景音樂集成。芯片指示器可以滿足在惡劣的室內(nèi)和室外環(huán)境中的應(yīng)用。3.3DS1302時(shí)鐘模塊簡(jiǎn)介DS1302的管腳排列如圖3-4所示。圖3-4DS1302管腳圖管腳描述如下表3-2：表3-2DS1302管腳描述表管腳管腳描述X1,X232.768KHz晶振引腳Vcc1，Vcc2電源供電引腳GND地RST復(fù)位引腳I/O數(shù)據(jù)輸入/數(shù)據(jù)輸出引腳SCLK串行時(shí)鐘引腳DS1302時(shí)鐘模塊內(nèi)部寄存器詳解如下表3-3：表3-3DS1302內(nèi)部寄存器解析表內(nèi)部寄存器解析CH時(shí)鐘停止位CH=0振蕩器工作允許CH=1振蕩器停止寄存器2的第7位12/24小時(shí)標(biāo)志bit7=1,12小時(shí)模式bit7=0,24小時(shí)模式WP=0寄存器數(shù)據(jù)能夠?qū)懭隬P=1寄存器數(shù)據(jù)不能寫入寄存器2的第5位AM/PM的定義AP=1下午模式AP=0上午模式TCS涓流充電選擇TCS=1010使能涓流充電TCS=其他禁止涓流充電DS二極管選擇位DS=01選擇一個(gè)二極管DS=10選擇兩個(gè)二極管DS=00或11即使TCS=1010，充電功能也被禁止本系統(tǒng)時(shí)鐘芯片如圖3-5所示，采用32768Hz的晶振，接額外3V電源，掉電保護(hù)，數(shù)據(jù)輸入輸出接口：P1.0、P1.1、P1.2。圖3-5DS1302時(shí)鐘設(shè)計(jì)原理圖3.4LCD1602液晶簡(jiǎn)介L(zhǎng)CD1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中各腳接口的作用如下表3-4：表3-4LCD1602指令表腳接口簡(jiǎn)介第1腳VSS為地電源第2腳VCC接5V正電源第3腳V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高；對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生重影，使用時(shí)可以通過一個(gè)1K的電位器調(diào)整對(duì)比度第4腳RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平時(shí)選擇指令寄存器第5腳RW為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和RW同為低電平時(shí)可以寫入指令或顯示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平RW為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)第6腳E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令第7~14腳D0~D7為8位雙向數(shù)據(jù)線第15~16腳背光燈電源當(dāng)LCD1602進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，為了保證單片機(jī)P0端口的數(shù)據(jù)能順利傳遞或接受，必須保證在數(shù)據(jù)線上保持一定的時(shí)間。其基本操作時(shí)序如表3-5所示。表3-5LCD1602基本操作時(shí)序操作輸入輸出讀狀態(tài)RS=L，R/W=H，E=HD0～D7=狀態(tài)字寫指令RS=L，R/W=L，D0～D7=指令碼，E=高脈沖無(wú)讀數(shù)據(jù)RS=H，R/W=H，E=HD0～D7=數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)RS=H，R/W=L，D0～D7=數(shù)據(jù)，E=高脈沖無(wú)3.5GSM模塊簡(jiǎn)介本設(shè)計(jì)采用GA6-BminiGPRS/GSM作為短信提送模塊REF_Ref24745\r\h[9]，模塊結(jié)構(gòu)如圖3-6所示，實(shí)物如圖3-7所示。圖3-6GSM模塊結(jié)構(gòu)圖圖3-7GSM模塊實(shí)物圖GSM的模塊特性如下表3-6所示：表3-6GSM信息模塊介紹GSM模塊特性簡(jiǎn)介GA6傳感器尺寸22.8mm*16.8mm*2.2mm正常工作溫度--30°C~+80°C極限工作溫度-40°C~-30°C和+80°C~+85°C工作電壓3.5V~4.2V啟動(dòng)電壓3.5V表3-6GSM信息模塊介紹（續(xù)）GSM模塊特性簡(jiǎn)介語(yǔ)音通話和短信支持支持2G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和GSM全球網(wǎng)絡(luò)GRS數(shù)據(jù)特性和最高數(shù)據(jù)傳輸速度下載85.6Kbps和下載42.8Kbps串口支持2個(gè)串口，1個(gè)串行下載口和1個(gè)AT命令口SMT封裝SMT封裝42個(gè)觸點(diǎn)AT命令支持標(biāo)準(zhǔn)的AT和TCP/IP命令接口數(shù)字和模擬音頻以及語(yǔ)音編碼支持?jǐn)?shù)字和模擬音頻，HR、FR、EFR、AMR語(yǔ)音編碼睡眠模式下的功耗0.9mA4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)軟件實(shí)現(xiàn)了液晶顯示的初始化，LED的初始化，串口通訊的初始化；對(duì)DS1302進(jìn)行了時(shí)鐘的初始化，并對(duì)其進(jìn)行了失效保護(hù)。DS1302對(duì)實(shí)時(shí)時(shí)鐘進(jìn)行讀出，并將其顯示在LCD板上，向單片機(jī)的探測(cè)按鍵（時(shí)鐘設(shè)定、報(bào)警設(shè)定以及片劑用量設(shè)定）進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。三次用藥的時(shí)候，都會(huì)被自動(dòng)的記錄下來(lái)，并且在每一次用藥之后，都會(huì)在這個(gè)時(shí)候調(diào)節(jié)一下系統(tǒng)的計(jì)時(shí)。在工作過程中，通過對(duì)比三種同步時(shí)刻與真實(shí)時(shí)刻的對(duì)比，實(shí)現(xiàn)了對(duì)同一時(shí)刻的聲音警報(bào)、對(duì)應(yīng)的告警燈的閃動(dòng)、聲、光、照三種方式的檢測(cè)。各組成部分相應(yīng)的子例程被主機(jī)所調(diào)用并進(jìn)行了相應(yīng)的控制，從而協(xié)同并完成了該軟件的各項(xiàng)功能REF_Ref24873\r\h[10]。主要功能是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，可以對(duì)不同功能的功能進(jìn)行多個(gè)子例程或者多個(gè)嵌套的子例程。該軟件由多個(gè)子編程組件組成，通過對(duì)其進(jìn)行調(diào)用，完成各個(gè)子例程的函數(shù)，并在一個(gè)無(wú)窮周期內(nèi)完成相關(guān)的數(shù)學(xué)操作。在圖4-1中給出了主要的程序框圖。所述鍵掃描子功能對(duì)所述七個(gè)鍵進(jìn)行所述的所述輸入信息的探測(cè)。三個(gè)按鈕是用來(lái)調(diào)整時(shí)間的，其他四個(gè)是鬧鈴設(shè)置，藥物劑量設(shè)置，確定服藥。在圖4-2中顯示了關(guān)鍵掃描子例程的流程。圖4-1主程序流程圖圖4-2按鍵掃描子函數(shù)程序流程圖5系統(tǒng)調(diào)試5.1軟件調(diào)試在軟件的調(diào)試中，通過增加組件函數(shù)的方式，循序漸進(jìn)地增加各功能組件的應(yīng)用，再逐漸地對(duì)其進(jìn)行修正和改進(jìn)。起始過程只有一個(gè)顯示時(shí)間和實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)的函數(shù)。在此基礎(chǔ)上，一步一步地增加位元的定義，就可以完整地執(zhí)行與輸入有關(guān)的各項(xiàng)工作。在設(shè)定好了系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)之后，增加了液晶1602顯示的子程序進(jìn)行了讀取。通過液晶1602液晶顯示器，對(duì)各個(gè)參數(shù)進(jìn)行了顯示，并完成了計(jì)時(shí)，最后增加了一個(gè)警報(bào)提示的程序，從而達(dá)到了警報(bào)的作用。可以將該系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)劃分為如下步驟：（1）編制一套簡(jiǎn)易的鐘控程式，使使用者理解鐘控原理。（2）在鐘表架上添加3個(gè)按鍵，再加上1個(gè)進(jìn)行輸入的驅(qū)動(dòng)器，1個(gè)為功能，2個(gè)為調(diào)整器。當(dāng)按鍵被壓下時(shí)，調(diào)整鍵就會(huì)啟動(dòng)。先按住按鍵1下，再按下調(diào)整分鐘值。按住功能鍵兩下，再用調(diào)節(jié)鍵調(diào)節(jié)。按鍵按三下可離開設(shè)定表。時(shí)鐘會(huì)在設(shè)定的基礎(chǔ)上開始。（3）附加4個(gè)按鍵，可調(diào)整所需時(shí)間及播放聲音大小。1個(gè)功能鍵及1個(gè)按鍵，可調(diào)整時(shí)、分、秒及4種藥劑用量共計(jì)6個(gè)量。（4）添加一個(gè)聲音播放的程序。KEIL是一種應(yīng)用在電氣和電氣行業(yè)中的應(yīng)用軟件。這個(gè)軟體采用了英文版的Keilμvision4，它是一款非常有特色的開發(fā)軟件，而且也支持很多ARM的最新版。5.2硬件調(diào)試在系統(tǒng)的硬件測(cè)試中，系統(tǒng)的工作機(jī)理以單片機(jī)為主。由于大部分單片機(jī)的功能都是整合于研發(fā)電路板上，因此啟動(dòng)時(shí)只需將電源插頭與相應(yīng)的短路罩即可啟動(dòng)。本系統(tǒng)只采用LCD1602作為時(shí)鐘的同步、控制及顯示模組。在不斷改進(jìn)的過程中，逐漸加入了按鍵錄入、劑量調(diào)整等操作，在調(diào)試完畢之后，又添加了計(jì)量、計(jì)時(shí)等操作，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)顯示時(shí)間的提醒；最終實(shí)現(xiàn)LED二次照明及喇叭聲響警報(bào)。系統(tǒng)硬件的驗(yàn)證過程隨系統(tǒng)軟件的完善過程，首先將LCD1602模塊連接到最小芯片系統(tǒng)，編程并監(jiān)控LCD1602液晶顯示屏幕的操作。通過軟件改進(jìn)，LCD1602液晶顯示屏可以正常顯示。然后軟件更新后，將4×2鍵盤連接到系統(tǒng)并啟用8個(gè)按鈕。最后將LED發(fā)光二極管和揚(yáng)聲器連接到系統(tǒng)中，并檢查定時(shí)和聲光報(bào)警功能。成果物展示如圖5-1所示。圖5-1成果物展示圖主要調(diào)試過程可分為以下幾個(gè)部分。用藥時(shí)間調(diào)試如圖5-2所示，當(dāng)按下左下方第一個(gè)按鍵時(shí)，可以調(diào)節(jié)LCD1602顯示屏上左上方的萬(wàn)年歷的時(shí)間，而A、B、C后面的時(shí)間分別對(duì)應(yīng)早上、中午、晚上的用藥時(shí)間。左下方第三個(gè)按鈕則是加數(shù)字，而第四個(gè)按鈕則是減數(shù)字；重復(fù)按下第一個(gè)按鈕可以調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)的時(shí)分秒。圖5-2用藥時(shí)間調(diào)試圖（2）用藥量調(diào)試當(dāng)按下最右邊即第五個(gè)按鈕時(shí)，LCD1602顯示屏就會(huì)由時(shí)間界面切換到早上、中午和晚上所對(duì)應(yīng)的用藥種類和用藥量。而此時(shí)按第二個(gè)按鈕就可以把指針選中到A、B和C，然后同樣的按下第三個(gè)按鈕為加，第四個(gè)按鈕為減，以此來(lái)調(diào)整對(duì)應(yīng)的用藥量。圖5-3、5-4、5-5分別對(duì)應(yīng)為早上、中午和晚上相應(yīng)的用藥量，而本設(shè)計(jì)最多可以記錄4種藥物的用藥量。圖5-3早上用藥量圖圖5-4中午用藥量圖圖5-5晚上用藥量圖（3）用藥提醒調(diào)試如圖5-6所示，當(dāng)萬(wàn)年歷的時(shí)間與提前設(shè)定好的其中一個(gè)時(shí)間（如圖設(shè)定的為A的時(shí)間）對(duì)應(yīng)時(shí)，則會(huì)響起“溫馨提醒，吃藥時(shí)間到，請(qǐng)按時(shí)吃藥”的語(yǔ)音來(lái)提醒用戶按時(shí)服藥，并伴有LED燈亮起的提醒功能。圖中只設(shè)置了一個(gè)時(shí)間作為展示，另外兩個(gè)時(shí)間亦可如A一樣設(shè)置，具體時(shí)間要對(duì)應(yīng)具體的情況。圖5-6用藥提醒圖當(dāng)語(yǔ)音播報(bào)與LED燈提醒超過一分鐘沒有按下LCD1602顯示屏左下的開關(guān)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)通過GSM信息模塊把提醒按時(shí)服藥的信息發(fā)送到提前設(shè)定好號(hào)碼的手機(jī)上，如圖5-7所示。圖5-7GSM信息提醒圖5.3調(diào)試結(jié)果該裝置在完成了線路的焊接及簡(jiǎn)易的調(diào)試之后，基本上能夠按照數(shù)據(jù)的所需進(jìn)行定時(shí)、定量的調(diào)節(jié)，同時(shí)也能將按鍵所需的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。設(shè)定好了時(shí)間，最終按下了設(shè)定好的時(shí)間設(shè)定鍵，然后就可以根據(jù)設(shè)定好的時(shí)間來(lái)操作了。該裝置一般在規(guī)定的時(shí)間段內(nèi)，以聲音和聲音為提示信號(hào)，并在每日同樣的時(shí)刻進(jìn)行同樣的提醒。6總結(jié)與展望本設(shè)計(jì)是一款以STM32作為內(nèi)核，采用LCD1602液晶顯示屏作為時(shí)間顯示，具有3次定時(shí)，語(yǔ)音提醒服藥，以及最高4種不同藥物的顯示的功能。本設(shè)計(jì)主要完成的工作有：（1）利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)DS1302的實(shí)時(shí)時(shí)鐘的讀出。（2）采用LCD1602液晶顯示器實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間的實(shí)時(shí)控制。（3）利用LCD1602在顯示器上即時(shí)顯示所需的關(guān)鍵輸入信息，其中包含了時(shí)間調(diào)節(jié)、劑量調(diào)節(jié)等。（4）通過按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)三個(gè)時(shí)間的調(diào)節(jié)。（5）聲音播放模塊，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的定時(shí)，進(jìn)行聲音的播報(bào)提醒。近年來(lái)，隨著我國(guó)人口老齡化問題日趨嚴(yán)峻且隨著人口老齡化的問題相對(duì)出現(xiàn)的慢性病案例越來(lái)越多、年輕人工作越來(lái)越忙無(wú)暇關(guān)注和監(jiān)督老年人按時(shí)吃藥和人們對(duì)健康觀念的日益關(guān)注等現(xiàn)狀的浮現(xiàn)，電子智能提醒藥盒已成為具有重要現(xiàn)實(shí)意義和使用價(jià)值的電子設(shè)備盒。在本文的基礎(chǔ)上還可以優(yōu)化和增進(jìn)幾個(gè)方面的工作:（1）從STM32單片機(jī)智能提醒藥盒的外在構(gòu)造出發(fā)，現(xiàn)在市面上常用的家用型的智能提醒藥盒可以在系統(tǒng)外形上進(jìn)行簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)。通過減少所需的按鍵，并通過設(shè)置更適當(dāng)且功能更強(qiáng)的其它顯示器模塊，來(lái)降低對(duì)資源的占用并減少費(fèi)用的利用，并在使用期間簡(jiǎn)化操作的步驟如：在第一次設(shè)定好了早午晚三次的固定用藥時(shí)間和用藥量之后，無(wú)需每次重新設(shè)定一次相同的時(shí)間和藥量，如果有特殊情況再重新設(shè)定一次。不僅簡(jiǎn)化了使用成本還減去了一些相對(duì)老年人來(lái)說較復(fù)雜的操作，還方便了老年人容易自己設(shè)置錯(cuò)誤，錯(cuò)過了最佳的用藥時(shí)間的問題。（2）從軟件開發(fā)的內(nèi)在過程出發(fā)，因其本身的技術(shù)和技術(shù)的局限性，使得該軟件的編程邏輯與算法不能得到較高級(jí)別的優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上，對(duì)該方法進(jìn)行了改進(jìn)，采用了較低的價(jià)格和較低的單片機(jī)，從而減少了整個(gè)系統(tǒng)的造價(jià)。在程序上也可以進(jìn)行優(yōu)化和升級(jí)，而體現(xiàn)在產(chǎn)品上的功能可以提前設(shè)定好每次不一樣的用藥時(shí)間和用藥劑量分別存儲(chǔ)在不同的模式內(nèi)來(lái)滿足一些特殊的情況，如：有些藥物無(wú)需每天都服用，可能隔一天或者隔兩天在服用，而按照操作就可以把今天的服用時(shí)間和服藥劑量和明天服用的時(shí)間和劑量設(shè)定為模式1，該模式以兩天為一個(gè)循環(huán)，到了第3天的時(shí)候會(huì)按照第1天所設(shè)定好的時(shí)間和劑量進(jìn)行重復(fù)的提醒，如此來(lái)滿足一些特殊的情況出現(xiàn)。當(dāng)用藥者服用不是在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)服用藥物時(shí)，也會(huì)進(jìn)行聲光語(yǔ)音和LCD1602液晶屏的報(bào)警提醒和通過GSM模塊遠(yuǎn)程發(fā)送信息提醒到提前設(shè)定好的手機(jī)號(hào)里（一般老年人的智能提醒藥盒都會(huì)設(shè)定好是子女的手機(jī)號(hào)碼），通過手機(jī)信息反饋?zhàn)优夏耆说姆幭嚓P(guān)情況，有效避免子女工作忙，無(wú)暇顧及老年人用藥規(guī)范和用藥健康的問題。參考文獻(xiàn)陳珊.老年智能藥盒需求研究[D].成都：電子科技大學(xué),2022.蘭新越,楊靜,董新軍,等.老人藥盒設(shè)計(jì)探究[J].西部皮革,2020,42(21):39-40.黃敬燁,鄭光華,陳家斌等.基于STM32單片機(jī)的智能提醒藥盒設(shè)計(jì)與應(yīng)用評(píng)估[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備,2023,20(04):180-184侯林飛,李天,高炳學(xué).智能藥盒情感化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].設(shè)計(jì),2021,34(1):74-77.JingyiP,YuhangJ,ZhipengL.StructureDesignofSmartReminderMedicineBox[J].JournalofPhysics:ConferenceSeries,2021,1802(3):1-5.龔虹瑞,黃小莉.具有鬧鐘和短信提醒功能的智能藥盒設(shè)計(jì)[J].西華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014,33(05):85-88+93.李路瑤,劉帥,王豪,等.一款新型智能藥盒設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化,2021(2):101-102.陳漢文.單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試探析[J].輕工科技,2021,37(4):87-88,124.陳娜，潘娜娜，裴雷,等.基于單片機(jī)和GSM的通信機(jī)房安全報(bào)警器設(shè)計(jì)[J].通信電源技術(shù),2021.38(4):50-52于亮,葉林,龐清樂,等.基于STM32單片機(jī)的分布式智能配電終端設(shè)計(jì)[J].電工電氣,2022(1):14-19.

附錄部分主程序代碼：#include"stm32f10x.h"#include"1602.h"#include"key.h"#include"1302.h"#include"stm32_flash.h"#include"USART1.h"#include"wt588d.h"u8ZD_yuyin[]={0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x09};//0片 1片2片3片4片 5片6片7片8片9片u8QT_yuyin[]={0x0a,0x0b,0x0c,0x0d,0x0e};//A/B/C/D/吃藥時(shí)間到floattemper;u8key_num,mode,LD_DC,MS;u8k=0;u8temp=0;u16LD_XS;u16value=0;u8NZ_shi,NZ_fen;u8A_shi,A_fen,B_shi,B_fen,C_shi,C_fen,mode2;u8A_mode1,A_mode2,A_mode3;u8B_mode1,B_mode2,B_mode3;u8C_mode1,C_mode2,C_mode3;u8temp1,temp2,temp3;u8N1,N2,N3;u8cx_num;u8a;externu8RES_DAT;u8A1,B1,C1,D1,A2,B2,C2,D2,A3,B3,C3,D3;/**************初始化*****************/voidinit_FLASH(){ A_shi=FLASH_R(A_shi_ADDR); A_fen=FLASH_R(A_fen_ADDR); B_shi=FLASH_R(B_shi_ADDR); B_fen=FLASH_R(B_fen_ADDR); C_shi=FLASH_R(C_shi_ADDR); C_fen=FLASH_R(C_fen_ADDR); A1=FLASH_R(A1_ADDR); B1=FLASH_R(B1_ADDR); C1=FLASH_R(C1_ADDR); D1=FLASH_R(D1_ADDR); A2=FLASH_R(A2_ADDR); B2=FLASH_R(B2_ADDR); C2=FLASH_R(C2_ADDR); D2=FLASH_R(D2_ADDR); A3=FLASH_R(A3_ADDR); B3=FLASH_R(B3_ADDR); C3=FLASH_R(C3_ADDR); D3=FLASH_R(D3_ADDR);}voidGSM(u8NUM){ if(NUM==1) { printf("AT\r\n");//先發(fā)AT，讓GSM模塊自動(dòng)獲取波特率為9600 delay_ms(1000); printf("AT&F\r\n"); delay_ms(1000); printf("AT+CMGF=1\r\n"); delay_ms(1000); printf("AT+CSMP=17,167,0,8\r\n"); delay_ms(1000); printf("AT+CSCS=\"UCS2\"\r\n"); delay_ms(1000); printf("AT+CMGS=\"00310033003300300032003800380030003100370031\"\r\n"); //電話號(hào)碼此處修改參考GSM使用手冊(cè) delay_ms(1000); printf("6E2999A863D09192FF0C65E94E0A6CA16709630965F65403836F"); //短信內(nèi)容此處修改參考GSM使用手冊(cè) delay_ms(1000); printf("%c",0x1a); delay_ms(1000); } if(NUM==2) { printf("AT\r\n");//先發(fā)AT，讓GSM模塊自動(dòng)獲取波特率為9600 delay_ms(1000); printf("AT&F\r\n"); delay_ms(1000); printf("AT+CMGF=1\r\n"); delay_ms(1000); printf("AT+CSMP=17,167,0,8\r\n"); delay_ms(1000); printf("AT+CSCS=\"UCS2\"\r\n"); delay_ms(1000); printf("AT+CMGS=\"003100330033003