智能药盒系统设计

王诗桐 师聪雨

（ 河南科技大学，河南 洛阳471000）

随着社会的发展，人们愈发重视身体健康和生活质量[1-2]。针对需要长期服药的慢性病患者，本文设计了一套智能药盒系统，主要用来帮助人们进行科学服药，解决患者忘服药、服错药和重复服药等一系列问题。

1 系统设计方案

根据智能药盒系统的功能需求，本文主要设计了微处理器模块、人机交互模块、闹钟定时模块、语音播报模块和Flash 存储模块共五个功能模块。另外，为了方便操控制智能药盒，系统还设计了键盘按键功能。药盒控制系统的模块化框图如图1 所示。

图1 智能药盒控制系统模块化框图

2 硬件电路设计

2.1 微处理器模块

本文所设计的智能药盒系统采用的是如图2 所示的STM32开发板设计的[3]。该开发板的微处理器模块主要由STM32F103ZET6 芯片、电源电路和下载调试电路所组成，主要功能为控制系统正常运行。

图2 STM32 开发板实物图

2.2 人机交互模块

人机交互模块采用TFT-LCD 显示屏实现显示和触摸功能。TFT-LCD 屏显示功能由ILI9341 芯片控制实现，触摸功能由XPT2406 芯片实现。当手指触摸按压屏幕时会产生相应的模拟电压信号，XPT2406 芯片可以将模拟电压信号转化为相应的数字信号输出，从而实现显示屏的触摸功能。

2.3 闹钟定时模块

闹钟定时模块由STM32F103ZET6 芯片内部自带RTC 时钟而设计的，可实现闹钟定时功能。用户可以根据自身服药时间需求设置一个或多个闹钟。

2.4 语音播报模块

语音播报模块电路原理图如图3 所示。该模块的SYN6288语音合成芯片芯片将从控制器接收到的文本信息转化为相应的语音信号并传送给功率放大器，经过放大处理后的语音信号由喇叭进行播报[4]。

图3 SYN6288 芯片电路原理图

2.5 Flash 存储模块

该模块存储功能主要由W25Q64 芯片实现，可对系统软件程序和用户所输入的信息进行存储。其电路原理图如图4 所示。

2.6 按键功能设计

按键输入电路的设计原理图如图5 所示，各个按键功能如表1 所示。当按下按键，按键电路连通，按键向I/O 口送达一个低电平；按键未按下，I/O 接口为高电平。

图4 Flash 存储模块电路原理图

图5 按键输入电路原理图

表1 按键功能列表

3 软件电路设计

系统软件主程序流程图如图6 所示，运行步骤如为：（1）初始化GPIO 和各种外设。（2）测试存储、语音模块是否运行正常。（3）检测系统是否需要进行界面切换，并根据外界条件执行相应功能。

4 系统测试

人机交互功能界面的测试图如图7 所示。经测试，系统开机后主界面可以正常显示各项数据，用户可在信息输入界面通过拼音键盘正常输入和保存信息。

图8 为闹钟定时功能界面的测试图。如图8（a）所示，设置闹钟为“15：00”，当实时时钟到达该时刻，观察到如图8（b）所示的闹钟提示界面并伴随语音播报。

图7 人机交互功能测试图

图8 人机交互功能测试图

5 结论

本文设计了一套低成本、操作简单的智能电子药盒系统。作为一种方便实用的智能药物存储设备，它不仅广受老年人所喜爱，同时也适用于都市青年和慢性病患者，适用用户范围广泛，具有很大的市场升值空间。