【《基于单片机的智能药盒的硬件系统分析案例》7000字】

基于单片机的智能药盒的硬件系统分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u20079基于单片机的智能药盒的硬件系统分析案例 1297401系统总体方案设计 116551.1设计要求 196671.3系统结构设计 2254132硬件电路的设计 2160662.1STM32简介 2321742.2显示电路 6257152.2.1LCD1602简介 6159902.2.3液晶显示屏的分类 8232032.4SIM800短信电路 9184132.5DS1302时钟 11146702.5.1DS1302的特性介绍 11320912.5.2DS1302时钟芯片初始化技巧 12237662.5.3DS1302的管脚 1279182.5.5DS1302控制字符的介绍 13196422.6蜂鸣器报警 141系统总体方案设计1.1设计要求该系统在设计过程中，以stm32为空连器件作为其设计核心，通过整合LCD1602显示器，发光的器件等各类声光传感器实现药盒的智能化提醒功能。系统的硬件部分由最小的机械系统组成，包括芯片、关键电路、LCD电路、声学报警电路。系统可实时显示；每天三次时序功能。分析它的基本基础部分以及系统都需要实现的目的如下：1）通过LCD1602显示器，对当前用户能够自定义的各个功能进行显示，并且显示当前所查询的信息调整过程中的信息内容。2）通过系统内部的定时器以及软件代码实现系统的定时功能提醒使用，这一天三次的用药需求。3）通过对按键的调整，实现系统的功能以及时间的调整。4）我要CD1602显示器对当前的用户药量进行显示并且使用蜂鸣器对使用者进行用药提醒。1.2总体设计思路设计STM32F103为核心的智能药盒。该系统使用32单片机作为主控制芯片；将电源模块相结合；包括有电源开路复位电路、内部变化振荡电路和单芯片上最小系统，提供稳定的直流作为整个系统的电源。系统时钟使用DS1302；LCD显示模块负责时间和其他参数。语音功能用于从单片机设备接收命令以进行语音通知。SIM800发送短信，红外避障模块检测当前烟盒是否打开。在程序设计方面，驱动程序被调用到程序存储中的单个模块，这些模块主要以单片机机器为主体，通过调用单片机内部的个种子程序对当前单片机内部的资源进行全面的整合，实现系统子程序的扫描和处理，同时，确保LCD1602显示器的有效连接。以在LCD1602LCD屏幕上实时显示按钮输入信息。程序调用LCD1602的子按钮来读取数据并计算是否输入警告时间。达到报警时间后；用LCD1602刷新以前的药物信息，然后使用MCU引脚。1.3系统结构设计该系统包括按键阵列、外部电源供电模块、外部晶体震荡电路和LCD液晶显示器等，系统结构如图1所示。图1系统结构图2硬件电路的设计2.1STM32简介STM32F103微处理器，晶体电路，复位电路都是当前较为流行的系统开发平台。最小微机系统如图2所示。图2单片机最小系统电路图当前在设计较小的单片机系统过程中，通常需要引入一个较小的尾气控制单元，该单元在单片机集成电路中主要涵盖了各种的数据处理以及io口还有存储器的控制功能，本文在使用过程中主要将stm32的单片机编译系统作为该。系统的控制核心，由于stms大面积的外部固定电压要求较低，且能够在5~12伏的不同电压环境下均能够正常运行，因此对于具备高性能的微处理模块，可以简单且快速的部署在各个位置。尤其在各类对单片机型的要求较高，但是供电电压较低，系统总功率限制较高的场所，例如在进行停车场。自动停车系统的控制过程中可以通过部署spm32芯片，满足系统各个功能模块的计算要求为了能够实现系统的具体操作功能，需要将单片机和当前。系统的外部电路进行连接，再进行外部电路连接，完成之后可以确保当前外部电路和单片机的各个端角实现实时的信号交换，此后通过连接单片机的各个引脚，可以实现单片机引脚的互联，借助单片机不同的封装方式，可以实现单个引脚的多重互联以及多重封装方式，其封装方式如图3所示。

图3STM32单片机管脚图STM32F103是STM32f101的增强型单片机图4为STM32内核，其管脚如图4所示。图4STM32单片机管脚图当前在设计stm32的过程中，主要是为了追求较高性价比以及较高的性能，使其能够成为一个较为通用的嵌入式设计功能模块，在系统的工作频率方面，通常将系统的外部时钟控制在72兆赫兹，使其能够达到较高的时钟频率以及较短的机器运转时间，在其工作过程中，stms2的总消耗功率可以达到300毫瓦以内，确保了系统能够在各个工作场所通过各种不同的外部工作电流进行系统输出，而在其内部除了简单的io口输入输出之外，能够控制spa的数据，输入时钟线以及数据输出。同时在stm32的晶体振荡电路设计和控制过程中，由于该单片机的优点较为明显，尤其是其性价比和运转体及能够适应于各种不同场所。因此其时钟频率也可。通过控制HSI，实现时钟频率的明显提高。作为一种常用的且较为通用的微机控制系统，该单片机除了其自身的控制信号和控制模块之外，还能够通过模块化的方式部署各类外部设备。该芯片在系统整个运转过程中可以作为系统的数据处理单元以及数据处理核心，与常见的单片机控制系统相比，常见的单片机控制系统只能实现一些简单的系统控制，无法对复杂的系统电路进行充分的实现，而stms2待命机不仅能够实现复杂的计算功能，还能够对。各类电机以及大型家用电器的运转提供有效的控制，同时在外太空探索和应用设备研究方面，通过融合经度较高的stms2代，敏捷能够实现快速的智能设备开发，并且为传感器提供有效的数据采样率以及提高系统的整体采样精度。相较于传统的51单片机，Stm32代面积在其使用过程中相较于5，要大面积首先可以提供更多的系统工作引脚，此外，在进行数模转化时，由于其内部自带两个数模转换模块，可以取消本文所涉及的一氧化碳以及烟雾传感器进行数字量和物理量转化过程中。所需要部署外补数模转换模块的方案，通过系统内部自带的数模转换模块，即可实现各层级的传感器模块化组合，同时在各系统运转过程中，其整体的系统功耗也能够控制在可控范围内。STM32特点：STM32C8T6系列的启动决策使用低成本模式（RTC），并且没有传统的低成本圆柱形晶体振荡器，引脚个数为48个。工作频率为72MHZ。2.stm32有4个定时器。4.微控制器有两个2位/16通道ADC模块转换。5.2.3V稳压器芯片可保证300MA的最大输出电流。6.存储容量为64kb字节的FLASH。图5STM32F103C8T6实物图该系统主要由以下几个部分构成：1.电源指示灯（PWR通常为红色）：如果电源指示灯亮起、微控制器工作正常或指示灯关闭或闪烁，则微控制器可能出现故障。自定义LED（PC13）：此功能大大简化了相对简单的功能测试，如单体计算机，对初学者来说更便于测试。3、单片机系统的复位电路，实现单片机各功能模块的快速初始化。5.晶体振荡器：为当前单片机提供外部晶体震荡源，同时有效的稳定了单片机的系统运行稳定性。2.2显示电路2.2.1LCD1602简介LCD1602作为一款最多可以同时对32个字符进行显示的工业级的显示屏分为16列2行的排布方式，为了便于使用和介绍，将级别分为高级别和低级别，分别表示为0和1。HD44780LCD芯片是由当今社会和市场上发现的大多数字符显示液晶屏都是集成和制造的。毕竟，控制原则和使用方式没有太大区别。1.直接控制方式连接到微控制器时，LCD1602的8条数据线；3条E、RS和R/W控制线正常工作。应用中将命令数据写入LCD1602。因此，LCD1602的R终端可以直接接GND；LCD1602的W终端可以直接接GND；存储数据电缆。V0引脚是液晶对比的对比端，通常与10ks的潜力相关联，以实现对比设置：间接控制方式间接控制为四线操作模式.它是一种通过HD44780四级数据线功能简化电路接口的方法。当微控制器在2010年的产品设计过程中资源有限时，请考虑使用此方法。这种办法会是很有效的。该模块旨在使用LCD1602显示控制器的当前状态。端口7-14LCD1602连接到微控制器的P2端子，用于数据传输和指令。引脚功能介绍如下：引脚1：VSS是接地端；引脚1是接地端。引脚2：VDD连接至+5V电源；用于为显示器供电；引脚3：V0用于调整LCD屏幕的对比度。当此端口连接到VSS时，屏幕的对比度将过高；但将其连接到VDD屏幕的对比度将过低。如果直接连接到VSS，则需要滑动变阻器接入机型调整。引脚4：选择RS寄存器的端口，连接至VVD选择数据；当端口连接至VDD选择命令。引脚5：RW可作为读写信号线，高电平进行读取，低电平进行写入；引脚6：E是使能端口；E是开关信号。引脚7至14：D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7是8位双向数据线。15至16英尺；背光阳极和阴极阴极。2.2.2液晶的成像原理液晶显示器的成像原理是受电流影响对液晶分子的刺激。电流对液晶分子的刺激产生另一点。同时，它们在背光下工作。由于人眼的延迟，你可以看到人眼在显示屏上显示什么。此外，液晶屏型号1602显示，LCD屏幕分为两列，高度为16个字母。由于玻璃屏幕的尺寸较小，因此功耗相对较低，其最大特点是显示的字符比数字成像管多，在显示更多数据时比数字成像管轻。LCD屏幕上的数据更加直观和清晰。因此，LCD显示屏被广泛用于电子样品。LCDLCD成像原理如图14所示。图14LCD液晶显示屏成像原理图2.2.3液晶显示屏的分类通常，许多标准可用于对LCD屏幕进行分类。如果根据显示模式进行分类，则可以大致分为：点矩阵，段，字符等，如果根据显示模式来驱动LCD屏幕，则可以分为：单矩阵驱动，有源矩阵驱动器和静态驱动器。其中，液晶显示器上可以显示三种主要类型的字符：线段，字符和汉字。为了能够有效显示当前系统检测过程中，工况环境下的温度和湿度，需要能够在一种显示器上同时显示出上述数数字，常见的系统解决方案包括了数码管和液晶显示器，因为常见的数码管无法显示特殊字符，并且在显示过程中所需要的外围控制电路较为复杂，因此本文选区液晶显示器，作为显示模块，借助其低功耗核心是效率好的特点，实现相关功能产生的显示。LCD1602显示器在其工作过程中可以具备较低的功耗，常见的规格显示器能够具备在2.5伏至5伏之间的工作电压范围，内部工作电路在其使用过程中可以伴随着光标，对当前对应的。工作位置的参数通过按键进行上下调整，而对应的引脚通过和单片机直接相连，也可以通过大面积的内部控制程序，对该芯片上的液晶显示模块相关参数进行改变。2.3键盘电路本系统在控制过程中，由于需要用户。以及使用者可以通过按键对当前系统的功能进行有效及快速的调整，为了降低系统的使用难度，本文通过案件阵列的方式为用户提供对应的参数，设置解决方案。首先在系统正常运行状态下，为了能够快速的进入系统的设置界面，需要按一下按键K1，按下该按键后，LCD1602显示器将会收到单片机的指令，对当前的相关参数进行实现显示并闪烁。此外为了能够选择对应的参数进行增减，需要通过按键K2，选择当前单片机需要被设定的参数的位置，每次按下按键K2之后，系统对应参数的选项将会调整到对应的位置，而待调整的参数会闪烁显示。在需要调整的参数选择完毕以后，通过按键K3能够实现当前对应参数的变化，由于案件的独立性只能够通过检测其高低电平的变化数量和变化状态，通过上述参数的获取判断当前系统参数的调整数量和调整方向。当单片机在运行过程中，会对该按键阵列进行全面的且实时的按键状态扫描，扫描过程中，如果按键所对应的io口呈低电平，则说明当前按键被按下，再通过消抖代码，即可实现当前单片机系统的按键扫描和按键结构检测，实现按键功能，当前按键图的引脚如图6所示。图6系统按键电路连接图2.4SIM800短信电路SIM800C主要特性•四频850/900/1800/1900MHz•GPRSmul\o"TI社区"TI-slotclass12/10•GPRSmobilesta\o"TI社区"TIonclassB•尺寸：

17.6*15.7*2.3mm•重量：

1.3g•通过AT命令控制（3GPPTS27.007，

27.005和SIMCOM

增强AT命令集）三、SIM800C软件特性•0710MUX

协议•嵌入型TCP/UDP协议•FTP/HTTP•彩信•电子邮件•DTMF检测•干扰检测•录音•SSL•蓝牙2.0（可选）当前在进行模块选择过程中，通过上述介绍可知当前西门子的TC35功能模块在国家证书的申请方面已经获准接入我国的无线通信网络，此外该芯片在进行工作时能够有效的进入当前的3G4G和5G网络，此外，在数据交换和通信协议方面能够充分适配当前的各类GPS模块以及RS485和RS232串口通讯协议，另外在进行系统升级时，可以由外部电路的组成方式进行集成，最终构成系统的整体射频基带，通过数据传输的标准化。实现数据传输过程中的安全性，并且通过各类功能函数为系统开发者提供快速的部署方案。常见的GSM通讯指的是基于。无线数据传输功能模块。而实现的计算机串行通信接口，通常在该状态下，计算机的通信接口可以满足多种数据传输方式和传输协议的要求，较为常见的RS232串口通信协议，即为我们常见的个人计算机终端USB端口的串口通信协议。该协议能够有效接入常见的电气接口和各类电气连接电路，借助电平转换模块实现各串口和无线通信模块以及串口通信协议接口之间的连接，该通信协议为常见的握手通讯协议及数据的发送端的tx端的rx端口连接，其中px端是数据的发送端口，RX端是数据的接收端口，反之也可以实现数据的下行和上行传输。本文在设计过程中选取AM800si数据通讯模块作为系统的主要短信发送模块，在该系统中能够插入外部sim卡，并且实现电话的拨打和短信的接收，当系统处于报警状态下，可以通过单片机发送至对应的短信内容和电话内容，通过该模块对所。需要报警对象和报警信息的接收方进行数据发送，此外，该模块不仅能够具备GPRS的数据发送功能，还能够通过蓝牙对蓝牙控制范围内的各电子元器件进行远程的控制，该模块的电路如图7所示，该系统有一个外包装有笑抑制反相电流的出现，避免被击穿，确保了系统的安全稳定图7sim800模块电路2.5DS1302时钟2.5.1DS1302的特性介绍本文在时钟模块的选取过程中，选取DS1302作为该时钟模块的核心芯片，该芯片是由DALLAS公司在上世纪80年代所推出的时钟芯片，该芯片能够实现充分的涓流充电功能，确保时钟芯片的运行稳定，同时在该模块内部能够具备一个记录了时钟和日历的静态RAM结构，该结构能够保存31个字节的时钟数据，同时该数据能够借助串口和串口通信协议，提供准确的秒分以及其他相关时间数据的信息，同时在天数选择上，其芯片也能够借助闰年计算方法，对闰年情况下的时间天数进行调整和附加，在时间结构显示方面，通过AM和PM端口指示功能，能够有效的将时间显示模块调整为24或12小时时间显示格式。在该模块中能够实现与stm32单片机的简单串口通讯，在通讯过程中使用三个通讯接口即可实现其分别是RES端口（该端口主要用于时钟模块的复位）I/O端口（该端口主要用于数据的传输）SCLK端口（该端口主要用于时钟的串行输出和输入），其中RAM模块在进行数据读写过程中，其一次所传输的数据可达31个字节，同时在该芯片运行过程中能够保持较低的功率能耗，在保存时间和日期信息时仅需消耗的功率为1mW。DS1302和微控制器必须在三个端口上执行同步串行通信；RES重置；两个I/O数据线和三个串行SCLK时钟。DS1302不太准确，容易受到环境影响和时钟故障。DS1302提供记录数据作用；其主要用于记录关键数据点、捕获记录功能和同时查看数据。该记录对于分析系统和控制测试的可持续结果以及识别异常数据的原因非常有用。一方面，须设置中断查询；这也消耗了单片机的资源，并且某些测量和控制系统可能不允许这样做。设想在系统中使用DS1302，则完美解决这个棘手的问题。2.5.2DS1302时钟芯片初始化技巧安装电池，即使你关掉电源，它仍然像电脑一样工作！在这种情况下，如果其备用电池持续供电；无需再次对其进行初始化；也就是说，它将在整个生命周期内都不会被供电，并且在此生命周期中只需要初始化一次即可。但是，如果先关闭微控制器然后再打开电源，则将从头开始再次执行程序。它将执行其初始化程序。认为不破坏时钟数据就可；当微控制器打开时，在叠加控制字之前会先读取一次时钟数据，然后将其写回。每小时的数据每次都是错误的。因此，除非在DS1302临时存储RAM中设置标志位，继续为备用电池供电，并在每次微控制器打开时初始化标志，否则标志位不会消失。2.5.3DS1302的管脚图8DS1302简略图各引脚的功能为：1、8分别是系统的主供电接口和后备供电接口，确保了系统在掉电状态下依旧能够正常使用。DS1302由后备电源或是有主电源提供电源的。如果主电源高于后备电源+0.2V，则主电源为DS1302供电。当主电源低于后备电源时，DS1302开始由后备电源提供电源的。2和3引脚：能够提供外部晶体震荡模块的连接接口，实现自定义的系统时间精度提升，当前系统的外部晶体振荡器连接频率未32KHZ。4引脚：是该芯片的接地引脚，通过该引脚能够实现系统模块和该芯片的共同接地操作。5是该模块的复位引脚，作为系统的时钟模块，在必要时可以通过对该引脚设置上拉电平，实现内部数据的传输。为了能够实现在系统的计算机内实现移位寄存的效果，需要通过rst端口打开系统的逻辑控制电路，此外通过ST端口可以实现。一个字节或