基于STM32 智能药箱的设计与实现

1、基于STM32智能药箱的设计与实现作者：代春辉郭瑛徐艳红来源：中国新通信2020年第18期代春辉郭瑛徐艳红内蒙古科技大学信息工程学院【摘要】为了解决空巢独居老年群体常常忘记按时用药、安全用药的问题，设计开发了一种新型智能药箱。本智能药箱的设计采用了模块化的设计方案，以STM32F103RCT6为硬件平台，在此基础上增加了语音提醒模块、药物量显示模块和环境监测等模块。实现了按时提醒服药、药品过期提醒、药箱温度和湿度监测、用户信息采集与分类以及是否按时取药等功能。设计结果表明本药箱功能完善，具有一定的推广价值。【关键词】智能模块化药箱多功能STM32引言：人口老龄化是全球性人口发展的必然趋势和世界

2、性难题，也是我国经济社会发展面临的新常态1。人口老龄化引发了很多社会关注的问题。其中一类问题是绝大多数患有多种疾病的老人需要长期服用多种药物，但由于老人记忆力下降会导致忘记按时吃药和吃错药物等问题，这将严重影响老年人的身体健康。目前，通过科技手段设计智能药箱来解决上述问题已经成为研究的热点。文献2所设计的智能药箱能够实现提醒老人按时吃药的功能。文献3所实现的智能药箱具备用户信息更新和药品分发管理的功能。本文设计了一种新型的智能药箱系统，该系统采用STM32系列的单片机作为主控芯片，在此基础上实现了按时提醒服药和药品过期与否提醒的功能，同时也增加了药箱温度和湿度监测、不同用户信息采集等新的功能。

3、一、智能药箱系统方案的设计智能药箱系统的框图如图1所示，其中最小系统采用的是STM32F103作为主控。在此基础上增加了闹钟和语音提醒模块、显示模块、药箱内环境监测和电源等模块。图L智能药箱瑕统框罔二、智能药箱硬件电路的设计智能药箱硬件电路的设计采用模块化的设计方案。其主要由以下几个部分组成:2.1控制单元控制单元在整个智能药箱系统中起到信息处理和产生各种操作控制信号的作用，是智能药箱的核心部分。主控芯片采用ST公司的STM32F103RCT6芯片，该芯片作为嵌入式ARM处理器，其具有低成本、低功耗以及具有先进的中断响应系统的优点4,为智能药箱系统的实现提供了可能。2.2电源模块本药箱可采用两

4、种方式供电，分别为5V航模电池直接供电和USB线直接供电。智能药箱平时使用USB接口直接供电，简单方便，而且可以使用备用移动电源进行充电，当外界停电的情况下药箱仍然可以正常使用。除此之外本药箱还配备了备用电源接口，给用户更加全面的保障。即使在停电没有移动电源的情况下仍可使用备用电池。使用备用电池的情况下还方便携带，方便按时吃药。2.3显示模块智能药箱的显示模块采用LCD12864液晶显示屏，用于显示日期、时间、药箱内环境（温度和湿度）、药物剩余量以及药箱的状态。LCD12864是一种图形点阵液晶显示器，其具有功耗小、体积小等优点5,本系统显示信息如图2所示。t-l曰朋=2U1H.D2.1U-|

5、寸刖，12=aci：CK3呈潮rTV飾日即1玄g约物汆足；12.4环境监测模块DHT11传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它具有品质优良、反应快、超长的信号传输距离、抗干扰能力强等优点6。本系统采用DHT11温湿度传感器对药箱内部的温度和湿度信息进行实时采集，将采集到的信息通过单总线通信传输给STM32控制中心。当控制中心检测到温度或湿度高于设定值时，会通过蜂鸣器进行报警，提醒用户，这样有利于药品的长期保存。2.5服药提醒模块本模块主要是由DS1302时钟模块和ISD1820语音模块组成，其中DS1302时钟模块可以精准的显示时间，并且同蜂鸣器共同作为闹钟及报警提示音。定时

6、功能下用户事先根据患者的需求设定好每天服药时间，到了服药时间时蜂鸣器就会发出警报，同时控制ISD1820语音模块循环播报“请服药”的语音信息，并且在显示器上显示药物名称和用量。2.6药箱开关控制模块药箱开关控制模块主要是由光敏传感器模块构成，通过光敏传感器的输出电平来检测药箱是否打开。在药箱未打开的情况下，药箱内部是无光环境或光强达不到设定值，此时光敏传感器模块输出高电平，由此判断用户未打开药箱取药；当用户打开药箱后，药箱内部光照强度超过设定值，光敏传感器模块会输出低电平。当到达吃药时间，通过服药提醒模块提醒用户吃药,同时主控单元会持续一段时间监测光敏模块的输出电压，判断用户是否打开药箱服药。

7、三、智能药箱软件系统的实现软件部分包括系统的初始化；通过LCD显示日期、时间、温湿度、药物余量和药箱开关状态等信息；设置服药闹铃提醒以及监测取药成功与否等功能部分。其中服药提醒模块流程如图3所示，当闹钟响起时，点亮LED灯，同时在LCD上显示需要服用的药品，通过光敏传感器监测药箱是否打开，当超过10分钟后再次提醒用户。四、结论本智能药箱系统的设计，采用了模块化的设计方案，通过模块化能够更好的细化智能药箱的各个功能，并一一实现，最终实现智能管理药品的功能。相比于普通药箱，本系统能够实现按时智能语音提醒服药、自动打开药箱并监测是否已完成取药、监测药箱环境是否适宜、药物归类等等多种功能。为需要长期服药的空巢独居老年人提供了很大的便利，争取今后能在市面上得到广泛的推广，更好地服务于老年人。参考文献李凤琴我国人口老龄化研究的热点主题及前沿态势J.大连大学学报，2019,11(11):6976.王永坤，张建.基于STM32的家居智能药箱设计与研发J.设计与研发,2018:11-13.张强.基于STM32的新型智能药箱的设计与实现J.中国照明电器,2019,4(4):14-17.宣丽萍，李艳丽.基于STM32F103RCT6两轮自平衡小车设计J.黑龙江工程学院学报学报，2018,32(4):6-10.程耀,谢华等基于多路传感器室内火情报警系统的设