智能藥盒系統(tǒng)設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計語音提醒等相關(guān)功能。該智能藥盒體積小、成本低、易操作，具有很大的市場潛力。
關(guān)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(shè)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。
根據(jù)智能藥盒系統(tǒng)的功能需求，本文主要設(shè)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(shè)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(shè)計
2.1微處理器模塊
本文所設(shè)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(shè)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(zhuǎn)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(shè)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(shè)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(zhuǎn)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(shè)計
按鍵輸入電路的設(shè)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(shè)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(shè)。（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(shè)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(jié)論
本文設(shè)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(shè)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(shù)在智能藥盒教學中的應用[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[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
