基于单片机的智能药盒

基于单片机的智能药盒的课程设计电升131孙浩周鹏程•1.1产品设计前景•现在人们由于生活压力大，•而一些老年人由于年老健忘，•经常在生病的时候忘记吃药，•我们可以使用单片机制作定•时提醒病人吃药的定时报警•提醒器。使用者可以将吃药•时间和药量预先录制在提醒•器中，当定时的时间到达会•自动蜂鸣器报警和LED灯闪•烁，来提醒病人吃药。•1.2选题目的和意义•很多老年人随着年龄的增长，都有健忘的毛病，对于这些老年人来说在生病的时候甚至是日常生活中按时吃药是一个难题，如果需要在不同时间吃不同的药，几乎很难独立完成，这次的课程设计题目所指的智能药盒就是针对这些老年人所设计的，是一种为了方便老年人服药而设计的药物存储容器，它可以更好地管理高龄人群吃药麻烦的问题，根据对老年人每天吃药的时间进行定时，来实现一天内对老年人每天三次或更多次的定时提醒，提醒使用者服用多种药物中的一种或多种，以帮助人们改掉不按时吃药的坏习惯。•1.3目前智能药盒的现状•现状是刚刚起步，主要针对老年人，但随着对这种刚性的市场需求认识的加深，市场一定会迎来一个发展热潮。•一开始出现的便携小药盒，造型简单，容量小，不能满足人们的需求，于是，随即又发展出现了大容量且功能齐全的药盒。随着逐渐更新完善，发展出现了造型多样的全新设计的人性化智能电子药盒，易操作，能定时，更简单。为更多人带来了便利。电子药盒不仅用于收纳不同的药片，还可以放置保健品，这样也就拓展了电子药盒的消费对象，扩大了消费群体，提升电子药盒的使用价值。••以前大多电子药盒的电路通常由分立的数字电路器件组成，不仅功能单一，而且重量和体积都较大，特别是功耗大，提高了使用成本，因而具有很大的局限性。所以更加智能的电子药盒成为新的需要。•近几年，随着单片机技术的快速发展，以单片机为核心的大规模集成电路在各种产品中得到了极其广泛的应用。而以单片机为核心的数字电路正是由于具有功能丰富，体积小，功耗低等优势，符合电子药盒这一产品的特点，具有极大的市场潜力和开发价值。•如今电子药盒在选择机型的过程中综合考虑单片机性能体积和产品耐用性等因素，正向微型化，智能化的方向发展。2.1设计思路与原理•本设计采用模块化设计的方法，以STC89C52单片机为核心设计一种家庭用智能药盒。系统采用单片机为主控芯片，结合单片机最小系统所必须的上电复位电路，内部晶振电路，采用电源模块为整个系统提供稳定直流电源，采用单片机芯片提供的定时器设计系统时钟，LCD显示模块负责时间及其他参数的的显示，语音模块接收单片机发送来的信号完成声音信号的提醒，LED发光二极管配合语音模块的蜂鸣器起到辅助的报警作用。在程序的设计问题上，以单片机内部资源为核心，调用程序存储区的各个模块的驱动程序，通过单片机的引脚对系统中其他模块资源进行驱动和调用，通过主程序调用按键扫描子程序和LCD1602数据刷新程序，将按键模块和LCD1602联系起来，使得按键的输入信息可以实时地显示在LCD1602液晶屏上，程序调用LCD1602读数据的子程序，并运算判断是否进入报警时间，进入到报警时间时，将之前设定的用药的信息刷新到LCD1602上，并通过作用单片机管脚，驱动蜂鸣器发声和LED发光二极管发光，起到必要的报警功能。••2.2各部分功能简介•利用STC89C52单片机、7个按键、LCD1602液晶显示屏、•蜂鸣器、LED发光二极管等设计一个家庭用智能药盒。该系统硬件部•分由单片机最小系统、按键电路、液晶显示电路、声光报警电路组成，•系统能完成时间的实时显•示、每天三次定时、每次•用药四种药用量提醒的功•能。•系统基本功能如下：•（1）显示•采用LCD1602显示实时时间、用药量、调设信息显示等。•（2）定时时间与用药量的设定•系统须实现每天三次时间的定时，每次用药时须对四种药做出用量的提醒，通过5个按键完成，1个功能键，1个调节键，3次定时对应的3个定时按键。•实时时间调节实时时间通过另外2个按键进行调节，其中之一为功能键，另一个为调节键。•（3）报警功能•实时时钟运行到定时时间时，LCD1602显示此次用药量，蜂鸣器响起，LED闪烁，提醒用药时间到。•2.3总体设计•本设计采用模块化设计的方法，以STC89C52单片机为核心设计一种家庭用智能药盒。系统采用单片机为主控芯片，结合单片机最小系统所必须的上电复位电路，内部晶振电路，采用电源模块为整个系统提供稳定直流电源，采用单片机芯片提供的定时器设计系统时钟，LCD显示模块负责时间及其他参数的的显示，语音模块接收单片机发送来的信号完成声音信号的提醒，LED发光二极管配合语音模块的蜂鸣器起到辅助的报警作用。在程序的设计问题上，以单片机内部资源为核心，调用程序存储区的各个模块的驱动程序，通过单片机的引脚对系统中其他模块资源进行驱动和调用，通过主程序调用按键扫描子程序和LCD1602数据刷新程序，将按键模块和LCD1602联系起来，使得按键的输入信息可以实时地显示在LCD1602液晶屏上，程序调用LCD1602读数据的子程序，并运算判断是否进入报警时间，进入到报警时间时，将之前设定的用药的信息刷新到LCD1602上，并通过作用单片机管脚，驱动蜂鸣器发声和LED发光二极管发光，起到必要的报警功能。系统基本原理如下图所示：本系统采用STC89C52RC作为单片机最小控制系统的核心，STC89C52RC是STC89C52系列单片机的一种；采用LCD1602液晶屏作为显示器件；以单片机内部定时器中断作为系统时钟。系统通过单片机实现对各个系统模块的协调控制，由单片机检测7个按键的输入，并将输入信息实时显示在LCD1602上。定时设置通过5个按键完成，1个功能键，1个调节键，3次定时对应的3个定时按键，功能键按下后，即可通过调节键调节，随按下功能键次数的不同，完成对时间和用药量六个值的设定，最后一次按下功能键，并按下3个定时按键的其中一个，LED发光二极管闪动，以确定定时按键确实被按下，则记录此时各参的值，表示一次定时操作结束，则时钟继续向前运行。•定时设置完成后，对系统始终•时间做出调整。由2个按键完成，一个是•功能键，一个是调节键，按下功能键，即•可对时间作出调整，随功能键按下次数不•同，分别对分钟数和小时数作出调整，调•整结束后，最后一次按下功能键，时钟开•始运行。•系统利用单片机的定时器运行实时•时钟，由单片机检测此时实时时间是否与3个定时时间之一相等。实时时钟运行到定时时间时，LCD1602显示此次用药量，蜂鸣器响起，LED闪烁，提醒用药时间到，一分钟后，实时时钟越过定时时间，实时时间与定时时间不再相等，则系统自动退出报警程序。•3.主要模块及电气原理图•3.1显示电路•显示电路中的显示器件为LCD1602，其数据端口与单片机的P0口相接，电路•连接图：••1602采用标准的16脚•接口，其中：••第1脚：VSS为地电源。•第2脚：VCC接5V正电源。•第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生重影，使用时可以通过一个1K的电位器调整对比度。•第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器，低电平时选择指令寄存器。•第5脚：RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和RW同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。•第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。•第7~14脚：D0~D7为8位双向数据线。•第15~16脚：背光灯电源。•3.2键盘功能••在单片机应用系统中，除了复位按键外，还需要其他按键，即键盘按键，以便控制系统的运行状态或向系统输入运行参数。键盘电路一般由键盘接口电路、按键（由控制系统运行状态的功能键和向系统输入数据的数字调节键组合）以及键盘扫描程序等部分组成。•本系统键盘电路共有7个按键组成，键盘的工作原理是：按下键帽时，按键内的复位弹簧被压缩，动片触点与静片触点相连，按键接通，相应键向单片机端口发送一个低电平，松开键帽，按键断开。•3.3蜂鸣器报警电路•系统中单片机的P1.5脚与蜂鸣器相连，开启蜂鸣器功能。当单片机的管脚输出固定频率电平时蜂鸣器响起。声音是由振动所产生的，一定频率的震动就产生了一定频率的声音，其电路连接图如下图所示：••一般情况下，P1.5脚处于高电平，•当系统进入报警时间时，单片机控•制P1.5脚输出一定频率方波，蜂鸣•器振动发声，实现声音报警功能。•3.4发光二极管电路•发光二极管在系统中结合蜂鸣器报警同步作用，其电路连接如下图所示：•发光二极管D11一端接电源供•电，通过电阻与单片机P2.5脚•连接，一般情况下，P2.5为高•电平，发光二极管处于熄灭状•态，当进入报警时间时，P2.5•脚降为低电平，发光二极管导•通亮起，其中的电阻起到对通•过二极管的电流的调节作用，•使得二极管正常发光。•4.创新点•随着近年来我国人口老龄化的日益严重以及人们在健康观念上的日益重视，电子药盒已成为一个很具有现实意义和使用价值的电子装置，从本文的课题方向出发，还可以精化以下几个方面的工作:•1、从智能药盒的外形来看，家庭用的智能药盒还可以在系统的外部更加的简化，减少使用所需的按键，配置其他更合适更实用的显示模块降低资源耗费，并沿用一次设置而使用过程不用进行其他操作的思想，简化使用负担。•2、从系统的内部程序来看，本系统囿于我的水平和能力未能将系统程序的逻辑和算法优化到更高水平，该系统可进一步优化算法，使用更低级更便宜的单片机，降低系统所需的成本。•3、从系统功能来看，本系统还便于添加其他的应用，如集成DS1302添加类似万年历的功能，集成测温模块添加对家庭室内温度的监测功能等，可以更充分的的利用单片机的资源，并增加系统的可用性。