基于STM32與VS1053B的智能語(yǔ)音藥盒設(shè)計(jì)

張麗芳　楊林　田開(kāi)坤

摘要 本文主要闡述的是一種基于STM32單片機(jī)和VS1053B解碼芯片，采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的智能語(yǔ)音藥盒。與普通的藥盒相比，本設(shè)計(jì)考慮更多的是病患的老年化導(dǎo)致記憶力的減退，無(wú)法按照準(zhǔn)確的醫(yī)囑服藥，所以增加了語(yǔ)音提醒功能，內(nèi)置有音頻生成軟件生成的醫(yī)囑音頻。同時(shí)為了減少醫(yī)護(hù)人員的工作量，通過(guò)SD卡內(nèi)置參數(shù)配置文件clock.ini來(lái)設(shè)定鬧鐘功能，針對(duì)不同的醫(yī)囑配置不同的鬧鐘參數(shù)。

關(guān)鍵詞 智能藥盒；STM32；VS1053B

中圖分類(lèi)號(hào) TN409 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2095-6363（2016）14-0040-01

經(jīng)過(guò)多項(xiàng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，患者的自護(hù)技能遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到預(yù)期要求，同時(shí)由于老齡患者記憶力的減退，使每次健康教育后的記憶衰減期大大縮短，這是一個(gè)巨大的反差。目前，市場(chǎng)上出現(xiàn)的藥盒大部分只有儲(chǔ)存功能，少部分藥盒加上了鬧鐘功能。為了使患者能夠用最簡(jiǎn)單的方法，提高在自我護(hù)理技能中最重要的一項(xiàng)技能——遵從醫(yī)囑服藥，使患者更方便的參與自我護(hù)理，對(duì)加強(qiáng)老年病患的自我護(hù)理能力具有十分重要的研究?jī)r(jià)值和實(shí)際意義。

1系統(tǒng)簡(jiǎn)介及工作原理

系統(tǒng)的工作原理參考實(shí)用新型專(zhuān)利“家用智能藥箱”的設(shè)計(jì)方案，如圖1所示。本實(shí)用型家用藥箱箱蓋上設(shè)有顯示器、控制按鈕和喇叭，箱內(nèi)設(shè)有固定藥品放置槽和活動(dòng)藥品防止槽。本實(shí)用型藥箱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能靈活分區(qū)貯存擺放藥品，外出攜帶方便，具有鬧鐘、語(yǔ)音提醒和健康教育功能。

智能語(yǔ)音藥盒系統(tǒng)是由STM32F103RCT6單片機(jī)模塊、音頻解碼模塊、功放模塊、SD卡模塊、OLED顯示模塊、USB模塊組成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。顯示模塊上顯示日期時(shí)間和鬧鐘，按鍵模塊共設(shè)置7個(gè)按鍵，其中通過(guò)key1～key3按鍵控制日歷時(shí)間的校準(zhǔn)，key4～key6為健康教育播放按鍵，key7按鍵為重復(fù)播放按鍵，重復(fù)上一個(gè)鬧鐘對(duì)應(yīng)的醫(yī)囑音頻的播放。當(dāng)設(shè)定的鬧鐘時(shí)間到了后，喇叭會(huì)播放當(dāng)前鬧鐘對(duì)應(yīng)的醫(yī)囑音頻，想收聽(tīng)健康教育音頻，可以通過(guò)key4～key6選擇相應(yīng)的音頻。醫(yī)護(hù)人員可以通過(guò)藥盒上的USB接口連接電腦對(duì)SD卡進(jìn)行文件的存儲(chǔ)或刪除。

2硬件設(shè)計(jì)

MUC采用的STM32F103RCT6芯片，其具有高性能、低成本、低功耗等特點(diǎn)。解碼芯片選擇的是VSl053B，該芯片是由荷蘭VLSI公司出品的一款單芯片MP3/WMA/MIDI/WAV音頻解碼和ADPCM編碼芯片。功放模塊使用的是TPA2008D2放大器，TPA2008D2是德州儀器公司生產(chǎn)的第三代5V-D類(lèi)放大器。顯示模塊采用的是OLED，顯示屏只需要顯示時(shí)間日期和鬧鐘，選用尺寸較小的OLED作為顯示屏。

3軟件設(shè)計(jì)

3.1主程序

單片機(jī)不停地掃描按鍵是否按下，來(lái)選擇不同的操作。檢測(cè)到keyl按下，控制日歷時(shí)間的位選；檢測(cè)到key2按下，控制位選單位增加，超過(guò)該單位設(shè)定的最大值就返回到最小值；檢測(cè)到key3按下，控制位選單位的減少，低于該單位設(shè)定的最小值就返回到最大值。檢測(cè)到key4～key6按下，分別對(duì)應(yīng)健康教育音頻的播放；檢測(cè)到key7按下，藥盒會(huì)重復(fù)播放上該鬧鐘的醫(yī)囑音頻。當(dāng)檢測(cè)到設(shè)定的鬧鐘時(shí)間到了，就會(huì)播放對(duì)應(yīng)的醫(yī)囑文件提醒病患如何吃藥。如果需要重復(fù)播放該醫(yī)囑，則可以通過(guò)按鍵key7控制。

3.2鬧鐘程序

鬧鐘程序則是設(shè)計(jì)一個(gè)鬧鐘模板函數(shù)，不斷地讀取INI文件的section參數(shù)：星期、時(shí)間、音頻文件編號(hào)。醫(yī)護(hù)人員可以根據(jù)醫(yī)囑要求任意設(shè)置多個(gè)INI文件的section，鬧鐘程序不斷讀取INI文件中的section參數(shù)，配置多個(gè)鬧鐘。醫(yī)護(hù)人員可以根據(jù)INI文件模板設(shè)定參數(shù)配置文件clock.ini，將其內(nèi)置sD中，程序就會(huì)自動(dòng)讀取參數(shù)來(lái)設(shè)定鬧鐘，INI文本文件模板如下：

[alarm one]

Week=Monday

Alarm=8：10

Number=01

[section2 Name]

KeyName1=value1

KeyName2=value2

KeyName3=value3

……

3.3音頻程序設(shè)計(jì)

本程序設(shè)計(jì)中最主要的是音頻播放程序，音頻文件存放在SD卡，分別為健康教育音頻文件和醫(yī)囑音頻文件。健康教育音頻通過(guò)按鍵控制播放的選擇，醫(yī)囑音頻的播放，則是通過(guò)當(dāng)前鬧鐘中設(shè)置的音頻號(hào)來(lái)控制。當(dāng)需要播放音頻時(shí)，STM32單片機(jī)將音頻文件發(fā)送到VS1053B解碼，循環(huán)發(fā)送32B到VS1053B的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，直到數(shù)據(jù)完全發(fā)送完為止。醫(yī)護(hù)人員除了通過(guò)錄音生成醫(yī)囑音頻外，還可以將醫(yī)囑文字輸入到音頻合成軟件中，選擇合適的語(yǔ)速，生成不同的醫(yī)囑音頻，然后將其下載到該病人智能藥盒的SD卡中，醫(yī)囑合成圖如圖2所示。

4結(jié)論

本系統(tǒng)充分利用STM32單片機(jī)和VS1053B解碼芯片的特性，同時(shí)通過(guò)模塊化的設(shè)計(jì)，將軟硬件結(jié)合，成功實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的功能。采用SD卡內(nèi)置參數(shù)配置文件clock.ini，程序就能自動(dòng)讀取INI文件的參數(shù)，快速的設(shè)定不同病患的鬧鐘醫(yī)囑，也減少了醫(yī)護(hù)人員的工作量。醫(yī)護(hù)人員提前設(shè)定好醫(yī)囑鬧鐘，方便老人病患獨(dú)立使用。語(yǔ)音播放功能，能夠準(zhǔn)確地提醒病患按時(shí)按量吃藥，健康教育功能可以提高病患的自我護(hù)理能力，加強(qiáng)疾病的防范意識(shí)。endprint