王詩桐 師聰雨

（ 河南科技大學(xué)，河南 洛陽471000）

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

1 系統(tǒng)設(shè)計方案

根據(jù)智能藥盒系統(tǒng)的功能需求，本文主要設(shè)計了微處理器模塊、人機(jī)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(tǒng)還設(shè)計了鍵盤按鍵功能。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

2.1 微處理器模塊

本文所設(shè)計的智能藥盒系統(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會產(chǎn)生相應(yīng)的模擬電壓信號，XPT2406 芯片可以將模擬電壓信號轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)字信號輸出，從而實(shí)現(xiàn)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(nèi)部自帶RTC 時鐘而設(shè)計的，可實(shí)現(xiàn)鬧鐘定時功能。用戶可以根據(jù)自身服藥時間需求設(shè)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(zhuǎn)化為相應(yīng)的語音信號并傳送給功率放大器，經(jīng)過放大處理后的語音信號由喇叭進(jìn)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(shí)現(xiàn)，可對系統(tǒng)軟件程序和用戶所輸入的信息進(jìn)行存儲。其電路原理圖如圖4 所示。

2.6 按鍵功能設(shè)計

按鍵輸入電路的設(shè)計原理圖如圖5 所示，各個按鍵功能如表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(shè)計

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）測試存儲、語音模塊是否運(yùn)行正常。（3）檢測系統(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)測試

人機(jī)交互功能界面的測試圖如圖7 所示。經(jīng)測試，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 為鬧鐘定時功能界面的測試圖。如圖8（a）所示，設(shè)置鬧鐘為“15：00”，當(dāng)實(shí)時時鐘到達(dá)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(jī)交互功能測試圖

圖8 人機(jī)交互功能測試圖

5 結(jié)論

本文設(shè)計了一套低成本、操作簡單的智能電子藥盒系統(tǒng)。作為一種方便實(shí)用的智能藥物存儲設(shè)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。