基于GSM的智能药盒设计.doc

摘 要家用智能药盒是一种利用GSM技术、现代显示技术等实现对人们何时吃药、吃何种药进行报警提醒，从而提高人们的健康质量。首先，本文介绍了此系统所涉及的硬件的结构和工作原理，主要包括STC90C51单片机、ISD1820录放音模块、GTM900B、LCD12864液晶和单片机的定时/计数器。其次，介绍了系统硬件的模块化设计和软件的编程思想。最后是对系统进行调试之后得出最后的结果。系统通过对单片机STC90C516定时器中断的设计，使其完成对时钟运行的控制，并通过LCD12864液晶显示出来。当系统检测到有时间设置功能键或用药设置功能键有输入时，进入关中断调时及设置状态，之后开中断记录当前设置的时间及用药量的值。在调节好系统时间之后，系统时间向前运行的过程中不断将系统实时时间与记录时间作比较，两者相等时发出警报并显示所设置的用药量，一分钟后系统实时时间与记录时间不在相等则自动退出提醒，如此实现每天至多三次用药及每次四种用药服用量的提醒。关键词：智能，GSM，ISD1820Abstract Home intelligent kit is a use of GSM technology, modern display technology implementation to alarm people when to take medicine, eat what medicine to remind, thus improve the quality of peoples health.First of all, this paper introduces the system hardware structure and working principle of the involved, mainly including STC90C51 recording sound module, MCU, ISD1820 GTM900B, LCD12864 LCD and MCU timer/counter. Secondly, this paper introduces the system hardware modular design and software programming ideas. Finally is the system debugging after the final results. The design of the system based on single chip microcomputer STC90C516 timer interrupt, make its complete control of the clock runs, and through the LCD12864 LCD display. When the system detects a set time setting function keys or use the function keys has input, enter the interrupt tuning and setting the states when, after a break records the value of the current setting of the time and dose. Good in regulating system of time, the system time run forward in the process of continuously the system real time compare to record time, alarms when both are equal and displays a set of dose, a minute later system real time recording time is not equal exit automatically remind, so use up to three times a day and four drug dose to remind every time.Key words: intelligent, GSM, ISD1820目 录第1章 绪论11.1 选题背景及意义11.2 国内外发展现状11.3 主要设计内容及预期目标2第2章 GSM相关介绍42.1 GSM基本简介42.1.1系统结构42.1.2频率配置62.2 GSM短信应用72.2.1 GSM短信息平台的特点82.2.2 基本的AT指令82.2.3短信息编码8第3章 系统的硬件设计103.1系统总体设计103.2系统结构设计123.3硬件电路的设计133.3.1 单片机最小系统133.3.2 无线模块的设计153.3.3 语音录放电路的设计173.3.4 显示模块的设计203.3.5 报警系统的设计243.3.6 键盘电路的设计26第4章 软件部分的设计274.1 系统主程序274.2 系统子程序294.2.1按键扫描子程序294.2.2 发送短信子程序354.2.3 报警子程序37第5章 系统的调试与测试405.1调试405.1.1 硬件调试405.1.2软件调试415.2 测试结果42总 结45参考文献46致 谢47第1章 绪论1.1 选题背景及意义随着生活节奏的增快，许多子女因为工作、学习、生活而不能常伴父母左右，但随着父母年纪的增大许多的病痛也随之出现。大多数疾病只可控制，难于治愈1。药物的使用一定要严格按照医嘱执行。但父母年龄的增大，记忆力反应力的下降，常常忘了吃药，或是忘了该吃什么药，什么时候吃药，每种药吃多少等等细节问题。这些对于患者来说十分的不利2。随着现代通信技术，计算机网络技术以及现场总线控制技术的飞速发展，数字化、网络化和信息化正日益融入人们的生活之中。智能化在我们的生活中显得越来越重要，也越来越便捷。这次的毕业设计题目所指的智能药盒就是对老人所设计的，是一种为了方便老年人服药而设计的药物存储容器，它可以更好地管理高龄人群吃药麻烦的问题，根据对老年人每天吃药的时间进行定时，来实现一天内对老年人每天多次的定时提醒，提醒使用者服用多种药物中的一种或多种，以帮助老人改掉不按时吃药的坏习惯。1.2 国内外发展现状我国药盒的历史可以追溯到民国时期，以铁制为主，50年代，开始有了旅行药盒，80年代，当时主要也是针对旅行者而涉及的，是为了预防流行疟疾、登格莱等传染病，保证旅客的安全而提供的一种产品。那时药盒设计简单，体积较大，主要用途是存放一些旅途中必须的备用药品，后来逐渐演变成我们常见的家庭药箱。智能药盒刚刚起步，主要针对老年人，但随着对这种刚性的市场需求认识的加深，市场一定会迎来一个发展热潮。一开始出现的便携小药盒，造型简单，容量小，不能满足人们的需求，于是，随即又发展出现了大容量且功能齐全的药盒。随着逐渐更新完善，发展出现了造型多样的全新设计的人性化智能电子药盒，易操作，能定时，更简单。为更多人带来了便利。以前大多电子药盒的电路通常由分立的数字电路器件组成，不仅功能单一，而且重量和体积都较大，特别是功耗大，提高了使用成本，因而具有很大的局限性。所以更加智能的电子药盒成为新的需要。如今电子药盒在选择机型的过程中综合考虑单片机性能体积和产品耐用性等因素，正向微型化，智能化的方向发展3。1.3 主要设计内容及预期目标利用STC90C516单片机、ISD1820语音模块、GSM模块、LCD12864液晶显示屏、蜂鸣器、LED发光二极管、8个按键等设计一个家庭用智能药盒。该系统硬件部分由单片机最小系统、GSM发送电路、液晶显示电路、按键电路、声光报警电路组成，系统能完成时间的实时显示、每天三次定时、每次用药四种药用量提醒的功能。系统基本功能如下： 1、定时时间与实时时间的设定 系统须实现实时时间的调节和每天三次时间的定时，通过四个按键完成，1个功能键，3个调节键。2、4种用药量的调节 通过另外2个按键进行调节，其中之一为功能键，另一个为调节键。3、报警功能实时时钟运行到定时时间时，LCD12864显示此次用药量，蜂鸣器响 起，LED闪烁，提醒用药时间到。4、显示提醒功能LCD12864显示实时时间、用药量、调设信息显示。语音模块提醒药品种类以及用药量。5、发送短信 开启药盒后（按下sendms键），GSM给老人的子女手机发送短信息。第2章 GSM相关介绍2.1 GSM基本简介GSM是Global System For Mobile Communications的缩写。由欧洲电信标准组织ETSI制订的一个数字移动通信标准。GSM是全球移动通信系统(Global System for Mobile communications) 的简称。被看作是第二代(2G)移动电话系统4。2.1.1系统结构GSM系统主要由移动台（MS）、移动网子系统（NSS）、基站子系统（BSS）和操作支持子系统（OSS）四部分组成。如图2-1所示： 图2-1 GSM系统结构图1.移动台（MS）移动台是公用GSM移动通信网中用户使用的设备，也是用户能够直接接触的整个GSM系统中的唯一设备。移动台的类型不仅包括手持台，还包括车载台和便携式台。随着GSM标准的数字式手持台进一步小型、轻巧和增加功能的发展趋势，手持台的用户将占整个用户的极大部分。2.基站子系统（BSS）基站子系统（BSS）是GSM系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分。它通过无线接口直接与移动台相接，负责无线发送接收和无线资源管理。另一方面，基站子系统与网络子系统（NSS）中的移动业务交换中心（MSC）相连，实现移动用户之间或移动用户与固定网路用户之间的通信连接，传送系统信号和用户信息等。当然，要对BSS部分进行操作维护管理，还要建立BSS与操作支持子系统（OSS）之间的通信连接。3.移动网子系统（NSS）移动网子系统（NSS）主要包含有GSM系统的交换功能和用于用户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能，它对GSM移动用户之间通信和GSM移动用户与其它通信网用户之间通信起着管理作用。NSS由一系列功能实体构成，整个GSM系统内部，即NSS的各功能实体之间和NSS与BSS之间都通过符合CCITT信令系统No.7 协议和GSM规范的7号信令网路互相通信。4.操作支持子系统（OSS）操作支持子系统（OSS）需完成许多任务，包括移动用户管理、移动设备管理以及网路操作和维护。2.1.2频率配置1.GSM 900MHz频段GSM 900MHz频段双工间隔为45MHz，有效带宽为25MHz，124个载频，每个载频8个信道。a. GSM900 ： 上行（MHz）890-915；下行（MHz）935-960（GSM最先实现的频段，也是使用最广的频段）b.GSM900E ： 上行（MHz）880-915；下行（MHz）925-960（900MHz扩展频段）2.中国GSM900使用频率a.中国移动 上行频段：890-909 MHz 下行频段：935-954 MHzb.中国联通 上行频段：909-915 MHz 下行频段：954-960 MHz2.1.3 技术特点 (1)频谱效率。由于采用了高效调制器、信道编码、交织、均衡和语音编码技术，使系统具有高频谱效率。 (2)容量。由于每个信道传输带宽增加，使同频复用栽干比要求降低至9dB，故GSM系统的同频复用模式可以缩小到4/12或3/9甚至更小（模拟系统为7/21）；加上半速率话音编码的引入和自动话务分配以减少越区切换的次数，使GSM系统的容量效率（每兆赫每小区的信道数）比TACS系统高35倍。 (3)话音质量。鉴于数字传输技术的特点以及GSM规范中有关空中接口和话音编码的定义，在门限值以上时，话音质量总是达到相同的水平而与无线传输质量无关。 (4)开放的接口。GSM标准所提供的开放性接口，不仅限于空中接口，而且报刊网络直接以及网络中各设备实体之间，例如A接口和Abis接口。 (5)安全性。通过鉴权、加密和TMSI号码的使用，达到安全的目的。鉴权用来验证用户的入网权利。加密用于空中接口，由SIM卡和网络AUC的密钥决定。TMSI是一个由业务网络给用户指定的临时识别号，以防止有人跟踪而泄漏其地理位置。 (6)与ISDN、PSTN等的互连。与其他网络的互连通常利用现有的接口，如ISUP或TUP等。2.2 GSM短信应用随着移动通信网络的迅速普及和竞争的日益激烈，GSM短信息服SMS(short Message Service)作为GSM网络的一种基本业务，已经得到越来越多的系统运营商和系统开发商的重视，基于这种业务的各种应用也蓬勃发展起来5。短信息业务通过无线控制信道进行传输，经过短信息中心完成存储和转发功能。短信息业务可以认为是GSM系统中最为简单和方便的数据通讯方式，也是发展比较成熟、运行非常稳定的一项通讯技术6。GSM调制解调器给GSM短信息的发展注入了新的活力。GSM调制解调器或称为GSM终端模块，它提供RS232或USB数据接口，采用AT指令，利用GSM模块与计算机结合，实现对收发短信息的自动控制，可以开发出前景非常乐脱的各类应用7。2.2.1 GSM短信息平台的特点GSM短信息平台作为基于GSM无线网络的通讯平台具备很多特点。（1）信道稳定、传输质量好，传输速率可达9600 bps以上；（2）系统容量较大，可传输的数据量大；（3）GSM信道无需中继，利用公网，不需自建和维护通信网，组网十分灵活，为应用系统大大节约了成本；（4）GSM终端设备体积小、重量轻、功耗低。由于不需要架设室外天线，安装方便，不仅一次性建设投资少，而且维护管理简单，运行费用低。但是短信息的接收会出现延时的现象，尤其是在网络较忙的时候，偶尔也会出现数据丢失。2.2.2 基本的AT指令GSM终端模块通过接收和识别AT指令来工作，因此有必要了解一下AT指令的格式和几条常用的指令。AT指令集的命令格式都以AT开头，下面是几个常用的AT指令：(1)AT+CSCA 设置短信息中心号码，具体号码由当地运营商决定(2)AT+CMGF 设置短信息格式：0为PDU格式，1为文本格式(3)AT+CMGS 发送一条短信息(4)AT+CMGR 读取一条短信息(5)AT+CNMI 显示新收到的短信息(6)AT+CMGD 删除SIM卡内的短信息2.2.3短信息编码我们以PDU模式为例介绍短信息的编码方法。例如，我们要将字符“Hi”字符发送到目的地，则对应的PDU字符串为：08 91 683108505705FO 11 00 0D 91 3185379356F9 O0 O0 O0 02 C834PDU码看起来相当复杂，其实很简单。(1)08一短信息中心地址长度。指91 683108505705FD的长度，即8个八位字节。(2)9l一短信息中心号码类型。指在号码前需加+号。(3)683108505705F0-经过编码的短信息中心号码。实际号码是：8613800575500。(4)11一文件头字节。(5)00一信息类型。(6)0D一被叫号码长度。(7)91一被叫号码类型。(8)3185379356F9-被叫号码，同样经过了位移处理，实际号码为。(9)00一协议标识TPPID，一般将这两位置为00，表示普通GSM类型，点到点方式。(10)00一数据编码方案TPDCS。(11)00一有效期1PVP。(12)02一用户数据长度TPUDL。(13)c834一用户数据TPUD“Hi”，这里使用的是7一bit编码方法。 第3章 系统的硬件设计3.1系统总体设计本设计采用模块化设计的方法，以单片机为主控芯片，结合单片机最小系统所必须的上电复位电路，内部晶振电路，采用电源模块为整个系统提供稳定直流电源，利用单片机芯片提供的定时器设计系统时钟，键盘电路完成对实时时间、三次定时、四种用药量的设定，同时LCD12864显示模块显示时间及其他参数，当实时时间与定时时间相同时，LED发光二极管配合蜂鸣器起到辅助的报警作用，语音模块在录音后接收单片机发送来的信号完成用药种类以及用药量的提醒，GSM模块发送短信息。在程序的设计问题上，以单片机内部资源为核心，调用程序存储区的各个模块的驱动程序，通过单片机的引脚对系统中其他模块资源进行驱动和调用，通过主程序调用按键扫描子程序和LCD12864数据刷新程序，将按键模块和LCD12864联系起来，使得按键的输入信息可以实时地显示在LCD12864液晶屏上，程序调用LCD12864读数据的子程序，并运算判断是否进入报警时间，进入到报警时间时，将之前设定的用药的信息刷新到LCD12864上，并通过作用单片机管脚，驱动蜂鸣器发声和LED发光二极管发光，起到必要的报警功能，单片机检测是否执行动作后驱动GSM模块给指定的用户发送短信息。系统基本原理如图 3-1所示:满足条件报警LCD12864 定时时间判断读/写数据录音放音发送短信STC90C516检测键盘输入 图3-1 系统原理图本系统采用STC90C516RD+作为单片机最小控制系统的核心，STC90C516RD+是STC90C51系列单片机的一种；采用ISD1820作为录放音器件；采用GTM900B为无线发送器件；采用LCD12864液晶屏作为显示器件；以单片机内部定时器中断作为系统时钟。系统通过单片机实现对各个系统模块的协调控制，由单片机检测6个按键的输入，并将输入信息实时显示在LCD12864上。用药量的设置通过2个按键完成，1个功能键，1个调节键。功能键按下，即1至4次，分别调节4种用药量的设定。定时设置通过4个按键完成，1个功能键，3个调节键。功能键按下后，可通过调节键调节，随按下功能键次数的不同，即1至4次，配合3个调节键分别对实时时间和三次定时时间的小时、分钟、秒进行设定。最后一次按下功能键，LCD12864返回到用药量界面，则记录此时各参的值，表示一次定时操作结束，则时钟继续向前运行。系统利用单片机的定时器运行实时时钟，由单片机检测此时实时时间是否与3个定时时间之一相等。实时时钟运行到定时时间时，LCD12864显示此次用药量，蜂鸣器响起，LED闪烁，提醒用药时间到。若老人没有按时吃药一分钟后，实时时钟越过定时时间，实时时间与定时时间不再相等，则系统自动退出报警程序，GTM900B发送短信息给老人子女；若老人按时吃药（这里指按下sendms键），系统自动退出报警程序，ISD1820语音提示用药种类以及用药量，按下S4键，GTM900B发送短信息给老人子女。3.2系统结构设计系统结构由STC90C516单片机、录放音电路、无线发送、键盘、电源、晶振电路、复位电路、LCD显示、蜂鸣器电路、发光二极等几部分构成。系统结构如图 3-2所示：STC90C516电源电路晶振电路复位电路录放音电路LCD12864GTM900B发光二极管蜂鸣器电路键盘 图3-2 系统结构图3.3硬件电路的设计3.3.1 单片机最小系统单片机最小系统主要由STC90C516单片机、晶振电路、复位电路等构成，单片机最小系统如图 3-3所示： 图3-3 单片机最小系统电路图1.STC90C51RC/RD+系列单片机简介STC90C51RC/RD+系列单片机是宏晶科技推出的新一代超强抗干扰、高速、低功耗的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟机器周期和6时钟机器周期可以任意选择。内部集成MAX810专用复位电路，时钟频率在12MHz以下时，复位脚可直接接地。STC90C51RC/RD+单片机中包含中央处理器（CPU）、程序存储器（FLASH）、数据存储器(SPAM)、定时/计数器、UART串口、I/O接口、EEPROM、看门狗等模块。STC90C51RC/RD+系列单片机几乎包含了数据采集和控制所需要的所有单元模块，可称得上一个片上系统8。2.晶振电路单片机工作时，从取指令到译码再进行微操作，必须在时钟信号控制下才能有序地进行，时钟电路就是为单片机工作提供基本时钟的。时序是单片机在执行指令时CPU发出的控制信号在时间上的先后顺序。单片机的时序概念有4个，可用定时单位来说明，包括振荡周期、时钟周期、机器周期和指令周期。振荡周期：是片内振荡电路或片外为单片机提供的脉冲信号的周期。时序中1个振荡周期定义为1个节拍，用P表示。时钟周期：振荡脉冲送入内部时钟电路，由时钟电路对其二分频后输出的时钟脉冲周期称为时钟周期。时钟周期为振荡周期的2倍。时序中1个时钟周期定义为1个状态，用S表示。每个状态包括2个节拍，用P1、P2表示。机器周期：机器周期是单片机完成一个基本操作所需要的时间。一条指令的执行需要一个或几个机器周期。一个机器周期固定的由6个状态S1S6组成。指令周期：执行一条指令所需要的时间称为指令周期。一般用指令执行所需机器周期数表示。单片机多数指令的执行需要1个或2个机器周期，只有乘除两条指令的执行需要4个机器周期9。3.复位电路无论是在单片机刚开始接上电源时，还是运行过程中发生故障都需要复位。复位电路用于将单片机内部各电路的状态恢复到一个确定的初始值，并从这个状态开始工作。单片机的复位条件：必须使其RST引脚上持续出现两个（或以上）机器周期的高电平。单片机的复位形式：上电复位、按键复位，此处采用上电复位。按键复位电路中，当按键没有按下时，电路同上电复位电路。如在单片机运行过程中，按下RESET键，已经充好电的电容会快速通过电阻的回路放电，从而使得RST引脚上的电位快速变为高电平，此高电平会维持到按键释放，从而满足单片机复位的条件实现按键复位。3.3.2 无线模块的设计华为GTM900无线模块是一款三频段GSM/GPRS的无线模块。它支持标准的AT命令及增强AT命令，提供丰富的语音和数据业务等功能，是高速数据传输等各种应用的理想解决方案。1.GTM900逻辑框图GTM900的逻辑框图，如图3-4所示：图3-4 GTM900逻辑框图GTM900B使用AT命令集通过UART接口与外部CPU通信，主要实现无线发送和接收基带处理、音频处理等功能。键盘、LCD等外部设备由外部CPU进行控制10。上述实现方式的优点如下：1、接口简单；2、用户能利用各种键盘和LCD开发各种类型的终端产品；2.GTM900B主要引脚如表3-1所示：表3-1 GTM900B主要引脚功能序号信号名称功能1-5Batt+供电6-10GND工作地11RXD1GTM900模块调试串口发送信号12TXD1GTM900模块调试串口接收信号18UART-RXD0GTM900模块AT命令串口发送信号19UART-TXD0GTM900模块AT命令串口接收信号20UART-CTS0清除发送21UART-RTS0请求发送3.GTM900B标准电路图如图3-5所示：图3-5 GTM900B标准电路图 3.3.3 语音录放电路的设计1.ISD1820芯片介绍美国ISD 公司推出一种单片820 秒单段语音录放电路ISD1810，它的基本结构与ISD1110、1420 完全相同，采用CMOS 技术，内含振荡器，话筒前置放大，自动增益控制，防混淆滤波器，扬声器驱动及FLASH 阵列。2.主要特性：（1）使用方便的单片8至12秒语音录放（2）边沿/电瓶触发放音（3）高质量、自然地语音还原技术（4） 外界电阻调整录音时间（5） 内置喇叭驱动放大电路（6） 10000次录放周期（7） 3-5V单电源工作（8） 借助专用设备可以批量拷贝3.引脚描述（1）电源(VCC) 芯片内部的模拟和数字电路使用的不同电源总线在此引脚汇合，这样使得噪声最小。去耦电容应尽量靠近芯片。（2）地线(VSSA, VSSD) 芯片内部的模拟和数字电路的不同地线汇合在这个引脚。（3）录音 (REC) 高电平有效。只要REC 变高(不管芯片处在节电状态还是正在放音)，芯片即开始录音。录音期间，REC 必须保持为高。REC 变低或内存录满后，录音周期结束，芯片自动写入一个信息结束标志(EOM)，使以后的重放操作可以及时停止。然后芯片自动进入节电状态。（4）边沿触发放音(PLAYE) 此端出现上升沿时，芯片开始放音。放音持续到EOM 标志或内存结束，之后芯片自动进入节电状态。开始放音后，可以释放PLAYE。（5）电平触发放音(PLAYL) 此端从低变高时，芯片开始放音。放音持续至此端回到低电平，或遇到EOM 标志，或内存结束。放音结束后芯片自动进入节电状态。（6）录音指示(/RECLED) 处于录音状态时，此端为低，可驱动LED。此外，放音遇到EOM标志时，此端输出一个低电平脉冲。此脉冲可用来触发PLAYE，实现循环放音。（7）话筒输入(MIC) 此端连至片内前置放大器。片内自动增益控制电路(AGC)控制前置放大器的增益。外接话筒应通过串联电容耦合到此端。耦合电容值和此端的10K 输入阻抗决定了芯片频带的低频截止点。（8）话筒参考(MIC REF) 此端是前置放大器的反向输入。当以差分形式连接话筒时，可减小噪声，提高共模抑制比。（9）自动增益控制(AGC) AGC 动态调整前置增益以补偿话筒输入电平的宽幅变化，使得录制变化很大的音量(从耳语到喧嚣声)时失真都能保持最小。通常4.7uF 的电容器在多数场合下可获得满意的效果。（10）喇叭输出(SP+,SP-) 这对输出端可直接驱动8 以上的喇叭。单端使用时必须在输出端和喇叭之间接耦合电容，而双端输出既不用电容又能将功率提高至4 倍。SP+和SP-之间通过内部的50K 的电阻连接，不放音时为悬空状态。（11）外部时钟(XCLK) 此端内部有下拉元件，只为测试用，不用接。（12）振荡电阻(ROSC) 此端接振荡电阻至VSS，由振荡电阻的阻值决定录放音的时间。（13）直通模式(FT) 此端允许接在MIC 输入端的外部语音信号经过芯片内部的AGC 电路、滤波器和喇叭驱动器而直接到达喇叭输出端。平时FT 端为低，要实现直通功能，需将FT端接高电平，同时REC、PLAYE 和PLAYL 保持低。4.使用操作电源电压3-5V，在录放模式下，按住REC 录音按键不放即录音，RECLED 灯会亮起，录音在松开按键时停止，放音有三种情况：（1）边沿触发放音，按PE 键一下即将全段语音放出，除非断电或语音结束不能停止放音；（2）电平触发放音，按住PL 键时即放音，松开按键即停止；（3）循环放音，置循环放音开关闭合，按动PE 键即开始循环放音，只能断电才能停止。如果用户不需要直通模式，而且对电路的静态耗电有要求，就可以改变话筒的接入方式，将话筒下端的偏置电阻接到RECLED 端，这样，在平时由于RECLED 端为高电平话筒没有电压电流，整个电路的耗电几乎为零。但这种方式下直通模式不能工作。如果用户只需要电路做放音用，可以在芯片录好音测试无误后，将芯片的REC 端长期接低电平。 5.标准电路原理如图3-6所示：图3-6 ISD1820标准电路图3.3.4 显示模块的设计1.LCD12864概述带中文字库的128X64是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为12864,内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示84行1616点阵的汉字.也可完成图形显示.低电压低功耗是其又一显著特点11。2.基本特性（1）低电源电压（VDD:+3.0-+5.5V）（2）内置DC-DC转换电路，无需外加负压（3）内置汉字字库，提供8192个1616点阵汉字（4）内置128个168点阵字符（5）2MHZ时钟频率（6）显示方式：STN、半透、正显（7）背光方式：侧部高亮白色，功耗为普通LED的1/5-1/103.模块引脚12如表3-2所示：表3-2 LCD12864主要引脚功能引脚名称方向说明引脚名称方向说明1VSS-GND（0V）11DB4I数据42SDD-SupplyVoltageForLogic(+3.3v)12DB5I数据53VO-SupplyVoltageForLCD（悬空）13DB6I数据64RS(CS)0H:DataL:InstructionCode14DB7I数据75R/W(SID)OEnableSignal15PSBOH:Parallel ModeL:SerialMode6E(SCLK)OEnableSignal16NC-空脚7DB0I数据017/RSTOReset Signal 低电平有效8DB1I数据118NC-空脚9DB2I数据219LEDA-背光源负极（LED-OV）10DB3I数据320LEDK-背光源正极（LED+5v）4.液晶显示器各种图形的显示原理:a.线段的显示点阵图形式液晶由MN个显示单元组成，假设LCD显示屏有64行，每行有128列，每8列对应1字节的8位，即每行由16字节，共168=128个点组成，屏上6416个显示单元与显示RAM区1024字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。例如屏的第一行的亮暗由RAM区的000H00FH的16字节的内容决定，当（000H）=FFH时，则屏幕的左上角显示一条短亮线，长度为8个点；当（3FFH）=FFH时，则屏幕的右下角显示一条短亮线；当（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，（00EH）=00H，（00FH）=00H时，则在屏幕的顶部显示一条由8段亮线和8条暗线组成的虚线。这就是LCD显示的基本原理。b.字符的显示用LCD显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由68或88点阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8字节，还要使每字节的不同位为“1”，其它的为“0”，为“1”的点亮，为“0”的不亮。这样一来就组成某个字符。但由于内带字符发生器的控制器来说，显示字符就比较简单了，可以让控制器工作在文本方式，根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数找出显示RAM对应的地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码即可13。c.汉字的显示汉字的显示一般采用图形的方式，事先从微机中提取要显示的汉字的点阵码（一般用字模提取软件），每个汉字占32B，分左右两半，各占16B，左边为1、3、5右边为2、4、6根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数可找出显示RAM对应的地址，设立光标，送上要显示的汉字的第一字节，光标位置加1，送第二个字节，换行按列对齐，送第三个字节直到32B显示完就可以LCD上得到一个完整汉字。5. LCD12864液晶电路如图3-7所示： 图3-7 LCD12864 标准电路图3.3.5 报警系统的设计1. 蜂鸣器报警电路系统中单片机的P1.3脚与蜂鸣器相连，开启蜂鸣器功能。当单片机的管脚输出固定频率电平时蜂鸣器响起。声音是由振动所产生的，一定频率的震动就产生了一定频率的声音，其电路连接如图 3-8所示： 图3-8 蜂鸣器电路连接图一般情况下，P1.3脚处于高电平，当系统进入报警时间时，单片机控制P1.3脚输出一定频率方波，蜂鸣器振动发声，实现声音报警功能。2.发光二极管提醒电路发光二极管在系统中结合蜂鸣器报警同步作用，如图3-9所示： 图 3-9 发光二极管电路连接图发光二极管一端接电源供电，通过电阻与单片机P3.6脚连接，一般情况下，P3.6为高电平，发光二极管处于熄灭状态，当进入报警时间时，P3.6脚降为低电平，发光二极管导通亮起，其中的电阻起到对通过二极管的电流的调节作用，使得二极管正常发光。 3.3.6 键盘电路的设计 在单片机应用系统中，除了复位按键外，还需要其他按键，即键盘按键，以便控制系统的运行状态或向系统输入运行参数。键盘电路一般由键盘接口电路、按键（由控制系统运行状态的功能键和向系统输入数据的数字调节键组合）以及键盘扫描程序等部分组成。本系统键盘电路共有8个按键组成，按42的格式布置。键盘的电路连接如图 3-10所示： 图 3-10 系统按键电路连接图键盘的工作原理是：按下键帽时，按键内的复位弹簧被压缩，动片触点与静片触点相连，按键接通，相应键向单片机端口发送一个低电平，松开键帽，按键断开。第4章 软件部分的设计在程序的设计问题上，以单片机内部资源为核心，调用程序存储区的各个模块的驱动程序，通过单片机的引脚对系统中其他模块资源进行驱动和调用，通过主程序调用按键扫描子程序和LCD12864数据刷新程序，将按键模块和LCD12864联系起来，使得按键的输入信息可以实时地显示在LCD12864液晶屏上，程序调用LCD12864读数据的子程序，并运算判断是否进入报警时间，进入到报警时间时，将之前设定的用药的信息刷新到LCD12864上，并通过作用单片机管脚，驱动蜂鸣器发声和LED发光二极管发光，起到必要的报警功能，单片机检测是否执行动作后驱动GSM模块给指定的用户发送短信息。4.1 系统主程序系统主程序模块主要完成对系统各个部分的初始化和对各个功能子程序的调用，例如对LCD12864液晶显示、键盘、报警数据的初始化和对键盘程序、报警程序、显示程序的调用。系统通过运行主程序将各个子程序模块的功能协调实现。整个的系统运行在主程序的无尽循环中，不断地进行运算操作，实现各阶段的相应功能。1、在本系统的主程序中，随着系统主程序运行到不同的阶段，首先完成对系统各个模块的初始化，之后进入到循环当中；在进入到循环后对键盘扫描子程序、报警子程序、显示子程序进行调用。 主程序流程如图 4-2所示：循环检测键盘子程序、报警子程序、显示子程序初始化定时器、液晶显示、串口开始结束图4-2 系统主程序流程图2、系统主程序部分源代码 void main(void) init(); LCD12864_initial(); while(1) key(); attention(); displaytime(1,second,minute,hour); 4.2 系统子程序系统的子程序有很多，包括中断子函数、延时子函数、键盘子函数、初始化子函数、LCD12864的测忙子函数、写入数据子函数、发送短信息子函数、报警子函数等，其中较为重要的为按键扫描子函数、发短信子函数和报警子函数。现仅介绍按键扫描子函数、发短信子函数和报警子函数。4.2.1按键扫描子程序按键扫描子函数检测包括:a.定时时间、实时时间的4个按键:settime、setsecond、setminute、sethour b.用药量设置的2个按键：setyao、setnumc.1个停报警按键：stop d.1个发送短信息按键：sendms1、根据检测到的settime的值，分别通过setsecond 、setminute、 sethour调节实时时间和定时时间的时分秒；通过检测到的setyao的值，分别设置4种药品的setnum值；通过检测sendms键的值，判断是否发需要送短信息。程序流程如图4-3所示：开始检测settime的输入，记录setmine的值判断settime的值，利用setsecond setminute sethour调节时分秒检测setyao的输入，记录setyao的值判断setyao的值，利用setnum调节4种用药量检测并判断stop、setms的值，是否停警报，发短信结束图4-3 键盘扫描子函数流程图2、键盘扫描子函数部分源代码void key() if(settime=0) /检测settime键是否按下 Delayms(2); if(settime=0) while(!settime); set=(set+1)%5; if(set=1) /当settime按下否，调节时间 LCD12864_clear(); if(set=0) TR0=1; time=hour*3600+minute*60+second; LCD12864_gotoXY(1,5); LCD12864_sendstr( ); if(set=4) /当settime按下四次后，记录调节信息 TR0=0; if(setsecond=0) /调节秒 Delayms(2); if(setsecond=0) while(!setsecond); switch(set) case 0:break;case 1:second1=(second1+1)