王惠麗　劉志偉　劉穎　孫澤豪　趙滕

摘 要：闡述了一種基于STM32的智能手表藥箱，主要服務(wù)于老年人群體。該智能手表藥箱主要由儲(chǔ)藥盒裝置、GSM/GPS模塊、液晶顯示模塊等構(gòu)成。在儲(chǔ)藥盒裝置中提前裝入少量急救藥品，將其佩戴于老人腕部，日常作為手表使用，當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)疾病時(shí)，老人可從儲(chǔ)藥盒裝置中取出藥品服用，并按下求救按鈕，系統(tǒng)將GPS定位信息通過(guò)GSM以短信息形式傳送給指定監(jiān)護(hù)人，從而解決老人及時(shí)救治的問(wèn)題，具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：智能手表藥箱 ；STM32；GPS；GSM

中圖分類號(hào)：TH789 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.09.023

當(dāng)前智能可穿戴設(shè)備領(lǐng)域發(fā)展迅速，隨著我國(guó)逐步進(jìn)入老齡化社會(huì)，與老年人健康相關(guān)的智能醫(yī)療服務(wù)產(chǎn)品將擁有龐大的市場(chǎng)。近年來(lái)，常出現(xiàn)老年人獨(dú)自外出或一人在家身體突發(fā)病狀無(wú)法及時(shí)服藥或送醫(yī)的情況，導(dǎo)致發(fā)生的事件逐漸增多，為了避免這類慘劇的發(fā)生，必須從老年人健康安全防護(hù)入手，研發(fā)出適合老年人的智能穿戴設(shè)備。正是從以上實(shí)際情況出發(fā)，本文設(shè)計(jì)了一種智能手表藥箱。該智能手表藥箱可存儲(chǔ)少量藥品，平時(shí)作為手表使用，突發(fā)緊急情況下可發(fā)出報(bào)警信息，從而解決老年人及時(shí)救治的問(wèn)題。通過(guò)普及這款智能手表藥箱，可大大降低老年人因?yàn)橥话l(fā)疾病時(shí)得不到及時(shí)救治的概率，打造老年人新的健康醫(yī)療服務(wù)方式。

1 智能手表藥箱系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)

該智能手表藥箱工作過(guò)程為：使用前需要提前裝入少量急救藥品，并將其佩戴于老年人腕部，日常作為手表使用，具備普通手表功能，操作方便簡(jiǎn)單。當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)疾病時(shí)，老人可從儲(chǔ)藥盒裝置中取出藥品服用，并按下求救按鈕，系統(tǒng)將GPS定位信息通過(guò)GSM以短信息形式傳送給指定監(jiān)護(hù)人，確保第一時(shí)間通知到家人，從而解決老人及時(shí)救治的問(wèn)題。

該智能手表藥箱主要由STM32單片機(jī)作為中央處理器、同時(shí)包括儲(chǔ)藥盒裝置、GSM/GPS模塊、液晶顯示模塊、供電模塊、功能鍵、USB接口等部分構(gòu)成，如圖1所示。

供電模塊采用鋰電池，為中央處理器、GSM/GPS模塊、液晶顯示模塊等提供電源。供電模塊內(nèi)部的可充電鋰電池可以通過(guò)microUSB2.0接口充電。該USB接口還可以作為調(diào)試用接口使用。儲(chǔ)藥盒裝置作為單獨(dú)機(jī)械機(jī)構(gòu)，不受中央處理器單元的控制，只作為存藥使用。功能鍵通過(guò)信息觸發(fā)裝置連接中央處理器。觸摸顯示屏通過(guò)總線連接至中央處理器。

該智能手表藥箱外觀如圖2所示，包含電源啟動(dòng)功能鍵、緊急求救功能鍵、觸摸顯示屏、儲(chǔ)藥盒裝置、手表帶。

2 智能手表藥箱系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 儲(chǔ)藥盒裝置機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

儲(chǔ)藥盒裝置與智能手表藥箱控制系統(tǒng)無(wú)關(guān)，在系統(tǒng)中主要負(fù)責(zé)藥品存儲(chǔ)。如圖3所示，所述的儲(chǔ)藥盒裝置包括儲(chǔ)藥盒6、兩頭帶鉤的鋼絲7、滑塊8、滑槽9、分離塊10、彈簧11、滑塊的凸起12、儲(chǔ)藥盒的凹槽13。儲(chǔ)藥盒6與滑塊8通過(guò)儲(chǔ)藥盒的凹槽13與滑塊的凸起12相配合連接在一起；彈簧11提供滑塊運(yùn)動(dòng)的拉力；滑槽9和分離塊10控制兩頭帶鉤的鋼絲7的運(yùn)動(dòng)路徑；兩頭帶鉤的鋼絲7連接滑塊8，并與滑槽9結(jié)合控制 滑塊的位置。當(dāng)儲(chǔ)藥盒6進(jìn)入時(shí)，帶動(dòng)滑塊8下移，原來(lái)位于槽內(nèi)的兩頭帶鉤的鋼絲7開(kāi)始上移；當(dāng)移動(dòng)到滑槽9頂部時(shí)，受到分離塊10的影響，兩頭帶鉤的鋼絲7變斜，又受到彈簧11的影響，移動(dòng)到分離塊10上部的小凹角內(nèi)。把儲(chǔ)藥盒6按進(jìn)裝置中，藥盒鎖住。當(dāng)再次被按下時(shí)，兩頭帶鉤的鋼絲7移向右側(cè)的滑槽9，兩頭帶鉤的鋼絲7順利回到底部，儲(chǔ)藥盒6自動(dòng)彈出。儲(chǔ)藥盒裝置安裝在藥盒手表側(cè)面，能夠儲(chǔ)存少量藥品，當(dāng)需要服用急用藥時(shí)，可以按壓儲(chǔ)藥盒6，取出事前放于藥盒中的急用藥品。

2.2 智能藥箱功能單元設(shè)計(jì)

2.2.1 STM32單片機(jī)

STM32系列單片機(jī)是意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用設(shè)計(jì)的ARM Cortex-M3 32位的RISC內(nèi)核。其中，STM32F103VET6型號(hào)單片機(jī)具有64k RAM，512k Flash，100引腳LQFP封裝，處理速度可達(dá)72 MHz，其ROM和RAM也是目前同類型板載主芯片中容量最大的。具有2個(gè)12位的ADC、3個(gè)通用16位定時(shí)器和1個(gè)PWM定時(shí)器，還包含標(biāo)準(zhǔn)和先進(jìn)的通信接口：多達(dá)2個(gè)I2C和SPI、3個(gè)USART、一個(gè)USB和一個(gè)CAN，工作電壓范圍為2～3.6 V，支持觸屏控制，其外設(shè)完全滿足本系統(tǒng)的功能要求，因此，本系統(tǒng)采用STM32F103VET6作為中央處理器。

2.2.2 GPS/GSM模塊

GPS/GSM模塊選用的是芯訊通（SIMCOM）無(wú)線科技公司的SIM808模塊，該模塊為GSM+GPRS+GPS+藍(lán)牙功能組合模塊，采用SMT封裝緊湊設(shè)計(jì)，電源電壓為3.4～4.4 V，可節(jié)省開(kāi)發(fā)時(shí)間和應(yīng)用成本。SIM808模塊電路原理如圖4所示。如圖4所示將STM32單片機(jī)的串口PA2、PA3、GND分別與SIM808模塊的RXD、TXD、GND接口相連，STM32單片機(jī)通過(guò)串口向SIM808模塊發(fā)送AT指令，從而完成GPS定位和GSM短消息發(fā)送功能。

當(dāng)按下緊急求救功能鍵后，STM32單片機(jī)立即通過(guò)串口發(fā)送AT指令至SIM808模塊，從而獲取當(dāng)前GPS位置信息。然后再將位置信息通過(guò)串口發(fā)送AT指令至SIM808模塊，通過(guò)GSM模塊將短信息發(fā)送給指定的人員。表1中列出了GPS功能開(kāi)發(fā)中主要使用的AT指令及模塊返回值。本系統(tǒng)不僅支持中文短信，也能發(fā)送英文短信，因此，采用PDU模式開(kāi)發(fā)了GSM模塊的短消息功能。SIM808模塊集射頻電路和基帶于一體，提供標(biāo)準(zhǔn)的AT命令接口，為數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、短消息等提供快速、可靠、安全的傳輸。圖5為發(fā)送處理短消息的流程圖。

2.2.3 顯示模塊

顯示模塊采用TFT式顯示屏， 其規(guī)格為320×240的2.2寸真色彩液晶觸摸屏，具備4位電阻式觸摸功能。其特點(diǎn)為具有專用的觸摸屏控制IC，可減少M(fèi)CU負(fù)擔(dān)，可通過(guò)CPU IO口經(jīng)開(kāi)關(guān)電路完全關(guān)閉LCD供電，包括背光和驅(qū)動(dòng)IC，可降低功耗。板子背面通過(guò)測(cè)試點(diǎn)引出SPI總線及其他沒(méi)有用到的IO口，方便開(kāi)發(fā)。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文將傳統(tǒng)藥箱功能與現(xiàn)代智能信息技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)了一種適合于老年人使用的智能手表藥箱裝置。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，STM32單片機(jī)、GSM/GPS技術(shù)應(yīng)用到位，功能電路實(shí)現(xiàn)較好，系統(tǒng)性能良好、穩(wěn)定，較好地完成了設(shè)計(jì)指標(biāo)。該系統(tǒng)成本低、實(shí)用性和可操作性強(qiáng)，打造了老年人新的健康醫(yī)療服務(wù)方式。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：張思楠〕