智能藥盒系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王詩(shī)桐 師聰雨

（ 河南科技大學(xué)，河南 洛陽(yáng)471000）

隨著社會(huì)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(duì)需要長(zhǎng)期服藥的慢性病患者，本文設(shè)計(jì)了一套智能藥盒系統(tǒng)，主要用來(lái)幫助人們進(jìn)行科學(xué)服藥，解決患者忘服藥、服錯(cuò)藥和重復(fù)服藥等一系列問題。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

根據(jù)智能藥盒系統(tǒng)的功能需求，本文主要設(shè)計(jì)了微處理器模塊、人機(jī)交互模塊、鬧鐘定時(shí)模塊、語(yǔ)音播報(bào)模塊和Flash 存儲(chǔ)模塊共五個(gè)功能模塊。另外，為了方便操控制智能藥盒，系統(tǒng)還設(shè)計(jì)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。

圖1 智能藥盒控制系統(tǒng)模塊化框圖

2 硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 微處理器模塊

本文所設(shè)計(jì)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(jì)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(yùn)行。

圖2 STM32 開發(fā)板實(shí)物圖

2.2 人機(jī)交互模塊

人機(jī)交互模塊采用TFT-LCD 顯示屏實(shí)現(xiàn)顯示和觸摸功能。TFT-LCD 屏顯示功能由ILI9341 芯片控制實(shí)現(xiàn)，觸摸功能由XPT2406 芯片實(shí)現(xiàn)。當(dāng)手指觸摸按壓屏幕時(shí)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的模擬電壓信號(hào)，XPT2406 芯片可以將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)輸出，從而實(shí)現(xiàn)顯示屏的觸摸功能。

2.3 鬧鐘定時(shí)模塊

鬧鐘定時(shí)模塊由STM32F103ZET6 芯片內(nèi)部自帶RTC 時(shí)鐘而設(shè)計(jì)的，可實(shí)現(xiàn)鬧鐘定時(shí)功能。用戶可以根據(jù)自身服藥時(shí)間需求設(shè)置一個(gè)或多個(gè)鬧鐘。

2.4 語(yǔ)音播報(bào)模塊

語(yǔ)音播報(bào)模塊電路原理圖如圖3 所示。該模塊的SYN6288語(yǔ)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(yīng)的語(yǔ)音信號(hào)并傳送給功率放大器，經(jīng)過放大處理后的語(yǔ)音信號(hào)由喇叭進(jìn)行播報(bào)[4]。

圖3 SYN6288 芯片電路原理圖

2.5 Flash 存儲(chǔ)模塊

該模塊存儲(chǔ)功能主要由W25Q64 芯片實(shí)現(xiàn)，可對(duì)系統(tǒng)軟件程序和用戶所輸入的信息進(jìn)行存儲(chǔ)。其電路原理圖如圖4 所示。

2.6 按鍵功能設(shè)計(jì)

按鍵輸入電路的設(shè)計(jì)原理圖如圖5 所示，各個(gè)按鍵功能如表1 所示。當(dāng)按下按鍵，按鍵電路連通，按鍵向I/O 口送達(dá)一個(gè)低電平；按鍵未按下，I/O 接口為高電平。

圖4 Flash 存儲(chǔ)模塊電路原理圖

圖5 按鍵輸入電路原理圖

表1 按鍵功能列表

3 軟件電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件主程序流程圖如圖6 所示，運(yùn)行步驟如為：（1）初始化GPIO 和各種外設(shè)。（2）測(cè)試存儲(chǔ)、語(yǔ)音模塊是否運(yùn)行正常。（3）檢測(cè)系統(tǒng)是否需要進(jìn)行界面切換，并根據(jù)外界條件執(zhí)行相應(yīng)功能。

4 系統(tǒng)測(cè)試

人機(jī)交互功能界面的測(cè)試圖如圖7 所示。經(jīng)測(cè)試，系統(tǒng)開機(jī)后主界面可以正常顯示各項(xiàng)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(shí)功能界面的測(cè)試圖。如圖8（a）所示，設(shè)置鬧鐘為“15：00”，當(dāng)實(shí)時(shí)時(shí)鐘到達(dá)該時(shí)刻，觀察到如圖8（b）所示的鬧鐘提示界面并伴隨語(yǔ)音播報(bào)。

圖7 人機(jī)交互功能測(cè)試圖

圖8 人機(jī)交互功能測(cè)試圖

5 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)了一套低成本、操作簡(jiǎn)單的智能電子藥盒系統(tǒng)。作為一種方便實(shí)用的智能藥物存儲(chǔ)設(shè)備，它不僅廣受老年人所喜愛，同時(shí)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(chǎng)升值空間。