智能藥盒系統設計

王詩桐 師聰雨

（ 河南科技大學，河南 洛陽471000）

隨著社會的發展，人們愈發重視身體健康和生活質量[1-2]。針對需要長期服藥的慢性病患者，本文設計了一套智能藥盒系統，主要用來幫助人們進行科學服藥，解決患者忘服藥、服錯藥和重復服藥等一系列問題。

1 系統設計方案

根據智能藥盒系統的功能需求，本文主要設計了微處理器模塊、人機交互模塊、鬧鐘定時模塊、語音播報模塊和Flash 存儲模塊共五個功能模塊。另外，為了方便操控制智能藥盒，系統還設計了鍵盤按鍵功能。藥盒控制系統的模塊化框圖如圖1 所示。

圖1 智能藥盒控制系統模塊化框圖

2 硬件電路設計

2.1 微處理器模塊

本文所設計的智能藥盒系統采用的是如圖2 所示的STM32開發板設計的[3]。該開發板的微處理器模塊主要由STM32F103ZET6 芯片、電源電路和下載調試電路所組成，主要功能為控制系統正常運行。

圖2 STM32 開發板實物圖

2.2 人機交互模塊

人機交互模塊采用TFT-LCD 顯示屏實現顯示和觸摸功能。TFT-LCD 屏顯示功能由ILI9341 芯片控制實現，觸摸功能由XPT2406 芯片實現。當手指觸摸按壓屏幕時會產生相應的模擬電壓信號，XPT2406 芯片可以將模擬電壓信號轉化為相應的數字信號輸出，從而實現顯示屏的觸摸功能。

2.3 鬧鐘定時模塊

鬧鐘定時模塊由STM32F103ZET6 芯片內部自帶RTC 時鐘而設計的，可實現鬧鐘定時功能。用戶可以根據自身服藥時間需求設置一個或多個鬧鐘。

2.4 語音播報模塊

語音播報模塊電路原理圖如圖3 所示。該模塊的SYN6288語音合成芯片芯片將從控制器接收到的文本信息轉化為相應的語音信號并傳送給功率放大器，經過放大處理后的語音信號由喇叭進行播報[4]。

圖3 SYN6288 芯片電路原理圖

2.5 Flash 存儲模塊

該模塊存儲功能主要由W25Q64 芯片實現，可對系統軟件程序和用戶所輸入的信息進行存儲。其電路原理圖如圖4 所示。

2.6 按鍵功能設計

按鍵輸入電路的設計原理圖如圖5 所示，各個按鍵功能如表1 所示。當按下按鍵，按鍵電路連通，按鍵向I/O 口送達一個低電平；按鍵未按下，I/O 接口為高電平。

圖4 Flash 存儲模塊電路原理圖

圖5 按鍵輸入電路原理圖

表1 按鍵功能列表

3 軟件電路設計

系統軟件主程序流程圖如圖6 所示，運行步驟如為：（1）初始化GPIO 和各種外設。（2）測試存儲、語音模塊是否運行正常。（3）檢測系統是否需要進行界面切換，并根據外界條件執行相應功能。

4 系統測試

人機交互功能界面的測試圖如圖7 所示。經測試，系統開機后主界面可以正常顯示各項數據，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 為鬧鐘定時功能界面的測試圖。如圖8（a）所示，設置鬧鐘為“15：00”，當實時時鐘到達該時刻，觀察到如圖8（b）所示的鬧鐘提示界面并伴隨語音播報。

圖7 人機交互功能測試圖

圖8 人機交互功能測試圖

5 結論

本文設計了一套低成本、操作簡單的智能電子藥盒系統。作為一種方便實用的智能藥物存儲設備，它不僅廣受老年人所喜愛，同時也適用于都市青年和慢性病患者，適用用戶范圍廣泛，具有很大的市場升值空間。