智能药盒设计

目录

第1章绪论..................................................................1

1.1研究目的及意义.......................................................1

1.2国内外研究现状.......................................................1

1.3主要研究内容.........................................................3

第2章系统总体结构.........................................................4

2.1设计方案.............................................................4

2.2功能需求分析........................................................4

2.2.1技术路线：.....................................................4

2.2.2预期结果：.....................................................4

2.3总体方案设计.........................................................5

2.4单片机型号选择......................................................5

第3章系统的的硬件部分设计.................................................7

3.1系统总体设计.........................................................7

3.2系统的主要功能模块设计..............................................8

3.2.1时钟芯片模块设计..............................................8

3.2.2语音播放芯片模块设计..........................................9

3.2.3液晶显示模块电路设计..........................................9

3.2.4红外避障模块设计.............................................1()

3.2.5电源模块电路设计.............................................11

第4章系统的软件设计......................................................13

4.1软件主流程图........................................................13

4.2声音模块软件的设计..................................................14

4.34+4矩阵按键软件设计................................................15

4.4定时器模块软件设计..................................................16

4.5红外避障模块软件设计...............................................17

第5章系统测试.............................................................16

5.1系统实物图.........................................................18

5.2测试原理............................................................19

5.3系统硬件测试........................................................20

5.3.1按键模块功能测试..............................................21

5.3.2语音模块功能测试..............................................21

5.3.3定时器时钟模块功能测试.......................................22

5.3.4红外避障模块功能测试..........................................23

第6章总结与展望..........................................................24

6.1总结................................................................24

6.2展望................................................................24

参考文献....................................................................25

致谢......................................................................26

附录......................................................................27

电路图......................................................................27

源代码......................................................................27

第1章绪论

1.1研究目的及意义

在生育水平不断降低等诸多原因造成我国人口老化现象日趋严重的今天，怎样提升老

人的生存品质已成为全社会共同关心的问题，而把智能辅助技术引入到老人健康护理中已

是发展的必然方向。利用该系统，不但能够对老人的用药进行实时的监控，而且能够减少

看护人员的工作压力来提高工作效率，从而有效地改善老人的生存品质。为此，以STM32

为核心，设计了一款以STM32为核心的智能化医疗设备。经实践证明，本产品使用简便，

能够达到对老人进行定时提示和对看护人员进行即时反馈的目的。

本设计具有如下重要意义：

改善老人用药顺应性：老人常有健忘或健忘现象，很可能会遗忘及时用药。智能药盒

能够在一定程度上实现对老人的精准用药提示，有助于老人养成良好的用药习惯，提升用

药依从性，降低漏服和误服的风险。

即时监测：利用红外避障模块，智慧药盒会即时将用药状况回馈至看护者或医师，达

到即时监测之目的。监护人能够对其进行干预，从而保证老年人能够按时、正确地服用药

物，尤其是对于有长期疾病或需要特殊照顾的老年人，这一点非常重要。

关心老人的身体：智慧药盒并不只是一个提示老人及时吃药的工具，它还关心老人的

身体状况。若能对患者进行合理的用药、适时的提示，则有助于改善患者的身体状况，防

止病情恶化，提高生命品质。

本项目对于缓解我国老年患者用药难、提升用药依从度、保护老年患者身体健康等方

面均有重大理论和实践意义。该系统对老人及看护人员具有方便、安全的特点，可望在卫

生保健、照护等方面具有广阔的发展前景。

1.2国内外研究现状

国内设计的智能药盒系统是选用了一种以STM32MinimumSystem为主体的智能型自

动配药系统，它是一种集成了各种运算功能的智能型自动配药系统。STM32系列微机具有

高效率、低功耗等诸多优势，在对微机进行开发的过程中，可以有效地减少对微机的无谓

的资源浪费。在药盒系统中，不仅使用了主控模块来完成总控制的功能，而且还将其整合

到了电源模块、提示模块、温度控制模块和通信模块中。该方法的具体实施步骤如下：第

一，在使用者预先设置好的时刻，通过蜂鸣提示和LED灯闪提示两种方法进行报警。这

种双提示设定，最大限度地确保收到提示讯息的老人不会误了服药的时机；接着，该系统

使用了一个热释电式红外线感应器，以监控药品包中的药物被使用者拿走。在规定时间内，

线感应器，监控药品包装中的药品，以防止使用者拿走。在规定时间内，药物没有被取走，

通信模块便会进行操作，发送短信到监护人手机，通知其没有用药，最终让其做出进一步

处理。191

2021年，KimBeomJoon在^Developmentofasmartpillboxandimprovementofthe

medicationadherencefortheefficientmanagementofmedicineadministration^中针一对人们生病

时忘记服药，重复服药以及服错药等现象，研究设计一种基于WiFi技术的手机遥控智能药

盒系统。系统以STM32单片机为控制核心，通过捽制电机实现药盒系统中小方格定向移

动，使指定药物移动到指定位置，利用霍尔传感器实现是否服药检测，利用液晶显示屏进

行功能选择及药品信息显示，通过时钟芯片进行定时。结果系统能够实现服药定时提醒,

定量提示，定点播报，信息设置及存储等功能，同时通过WiFi无线通信模块将药盒数据信

息与手机APP信息同步，便于手机遥控，实现通信功能。网

1.3主要研究内容

在这次的设计中，主要包括了核心板，LCD1602液晶显示模块，按键设置模块，红外

避障模块，语音播报模块等。

以下是对设计完成的功能的详细介绍：

时刻显示功能：将当前的实时时刻和预设的服用时刻通过LCD液晶显示模块显示出

来。这样，用户可以清晰地看到当前时间和下一次服药的时间。

设置功能：通过设置模块和按钮，用户可以设定当前的服用次数以及每日服用3次的

具体时间。这使得用户可以根据个人需求和医嘱进行定制化的服药计划。

提醒功能：当服用药物的时间到达时，如果红外避障模块未检测到药箱的开启状态,

声音模块会发出声音广播来提醒病人服药。这样，即使用户不在药箱旁边，也能通过声音

提醒准时服药。

开箱检测功能：当智能药箱被打开时、提醒吃药的声音将会停止。这是通过红外避障

模块感知药箱的开启状态来实现的。一旦药箱被打开，系统会自动停止声音提醒。

红外功能：红外避障模块被用来感测智能药箱的开启状态。它可以检测是否有物体阻

挡红外线的路径，以确定药箱是否被打开。

语音播报功能：语音模块用于通过声音播报提醒病人按时服药。当红外模块到药箱未

被打开时，语音模块将发出声音提醒病人服药。这样，病人可以通过听到语音提醒来及时

服药。

通过以上功能的组合，本设计可以提供准确的时间显示，定制化的服药计划设置，声

音提醒和语音播报等功能，使用户能够更好地管理自己的药物服用，并确保按时服药，提

高药物管理的准确性和可靠性。

3

第2章系统总体结构

2.1设计方案

文献研究法。通过查阅文献来获得研究资料，对系统设计中所涉及到的相关内容，如

红外避障模块、时间模块等，初步构想系统要实现的功能及其运用的技术并搜集相关资料,

作为系统设计的素材。

函数式方法。作为一种社会学研究中最常见的研究手段，函数分析是一种对社会问题

进行研究的重要手段。该系统采用了函数分析的方法，详细地对每一个功能进行了剖析，

确定了设计的目的。

定性分研究法。在对相关的文献进行学习的过程中，可以利用归纳和演绎、部分与整

体等方法，对软件和硬件开发的有关技术进行全面的认识，进而可以对系统中每一个功能

模块之间的联系有一个清晰的认识，进而可以对该系统的工作原理和实质有一个清晰的认

识，进而可以对该系统的开发过程有一个清晰的认识。

总结一下。期望将现有各模块的函数综合起来，设计出一个优秀的体系，并使其编程

标准化。

2.2功能需求分析

2.2.1技术路线：

1）硬件包括SCM,LCD1602液晶显示屏，设定模块，语音模块，红外线模块等。

2）软件平台程序用kei15;

3）画原理图用AD;

4）编程语言用C语言；

5）设计结构框图.

2.2.2预期结果：

作品展示，完成一个智能药盒设计，

这个设计可以完成以下几个方面的功能：

L将目前的时刻和服用时刻用LCD1602进行LCD的液晶显示；

2.按钮可以设定目前的服用次数以及每日服用3次的时间；

3.服用药物的时间结束后，若红外线模组没有检测到药物的开启，则由声音模组发出声音

广播；

4.当盒子被开启时，声音就会消失。

5.所述红外线模组被用来对所述药箱的打开进行感测。

4

6.语音模块用于语音播报提醒病人吃药。

2.3总体方案设计

第一个步骤：在理论知识的基础上，对所设计的主题进行了解，对所包含的主题进行

仔细的学习，并对相关主题的相关知识进行比较好的把握；

第二步骤：对整个体系进行了划分，对体系结构进行了分析，搜集了相关的数据。

第三步：对主题进行了策划，明确了该体系的构成，勾勒了该体系的总体架构，并根

据该架构给出了该体系的基本原理框图；

第四步：利用软件实现了系统各部件的功能，面出了各部件的电路原理图，将各部件

联结在一起，画出了各部件的电路原理图；

第五步：按照整个控制流程，对各模块进行了软件的开发，并画出了主要流程；

第六步：对所设计的系统进行了仿真，并验证所设计的系统能否满足所需的控制功能。

2.4单片机型号选择

单片机也称单晶微控制器，它是一个集成化的电路.在MCU中，CPU、ROM、RAM

等是MCU的重要组成部分。多样化的数据采集与控制系统能够使单片机能够完成各种复

杂的计算，无论是对运算符号进行控制，或者对系统下达运算命令，都能够通过单片机来

完成。

该系统采用STM32单片机作为主要的控制部件，完成了对整个系统的主要控制。

STM32是美国意法半导体公司自主研发的一款32位单片机，采用ARMCortcx-M作为芯

片的内核。

在选用MCU的时候，还需要要注意下列几点：

运算能力：保证MCU具有较强的运算及运算能力，使其能够达到智能化药品包装的

要求。其中包含了处理提醒功能、定时模块、当前时间的显示以及实时的红外避障模块检

测。

存储空间：要有充足的快闪记忆体和随机记忆体来储存程式码、资料和暂时变数等等。

从而保证了该软件在实际应用中的可靠性和可扩充性。

低耗性能：因为智能药盒一般都是靠电力驱动，所以选用低耗的MCU,可以有效地

增加电池的使用寿命，同时也可以有效地提升系统的能量效率。

周边资源支持：在开发的过程中，我们可能会使用到开发工具、文档资料和样品代码

等资源，因此，我们可以选择拥有充足的周边资源支持的单片机机型，这对开发和调试的

顺利展开有利影响。

在经过全面的对比后，选用了STM32作为该系统的核心部件，并根据系统要求及可

利用的资源等因素,选用了STM32系列MCUo常用的STM32系列型号包括STM32F。、

5

STM32F1、STM32F4等，可按工程的要求选用适宜的型号。

UIstm32flO3c8t6最小系统板

PAO043VCC-5V

Kn42

41

40

l;XTl39

38PB12

PMA637

7736

RSTr35

l

§PMAo34

M933

-FT832

PA1131

2

PMA130

1

-i7329PB5

1

-i?PA428PB4

1

527PB3

PA:

-i7NC26

,25

NC”Q

亚D

~19GNZO24PBO

OE

GND

VCC-3V3

图27STM32单片机的PDIP封装引脚图

选用了美国ATMEL公司的STM32F103c8T6微控制器，并对其进行了硬件配置和软

件调试。在图2-1中可以看到。

6

第3章系统的硬件部分设计

3.1系统总体设计

该系统主要由设置模块、WT588D语音芯片、LCD1602、单片•机、DS1302时钟芯片、

C0N3红外避障模块、电源开关按键等元器件组成。利用单片机技术，软硬件相结合，实

现智能药盒的功能，使其具有小体积、易携带等特点，可用于提醒老人吃药、设置吃药时

间和时长等，同时还可进行一定的功能扩展。与传统智能药盒相比，该设计添加了红外探

测模块，可实时监控药是否被取出，以检测病人是否己完成吃药操作，并可在病人取出药

后停止语音提示。通过这种方法，可以提高药物管理的准确性和可靠性，有效防止药物的

误服或漏服。

图37总体原理图

7

3.2系统的主要功能模块设计

3.2.1时钟芯片模块设计

DS1302是由美国DALLAS公司开发的一款高性能功耗大且带有RAM的日，时，分，

秒等计时器件，并带有闰年补偿，供电电源2.5V-5.5V。与中央处理器的通讯使用三条线

路，可以爆发的形式同时传输多位元组或随机存取资料。DS1302具有31x8大小的内存,

可以临时存储数据。DS1302是DS1202的一个改进版，它与DS1202相容，但是在它的基

础上加上了一个主要的/备用的插头，并且可以为备用电源进行小电流充电的能力。

本时钟芯片具有一个能从32.768千赫兹时钟源产生1赫兹频率的除法器。因此，无需

中央处理单元的介入，该实时时钟仍能继续运转。DS1302在ICE引线处于高电平的情况

下，将会处在写入状态，从而能够对时间信息或者其它的结构数据进行更改。DS1302在

ICE引脚处于低电位时将处于读取状态，并且在RTC计数器中不断地对时间资讯进行更

新。

因此，本设计选用DS1302时钟模块来作为智能药盒的时间操作系统，使其在主电源

未通电时，其后备电源都能够使时间继续运行。具有时间不丢失，断电时间记忆等特点，

从而使时间模块更加精准，使药盒时间更加准确。

VCC

P2

8

3.2.2语音播放芯片模块设计

WT588D由于其内置了语音功能，故可命名为8D系列语音微控制器。WT588D型话

筒是由广州唯创技术股份有限公司与台湾华邦公司合作开发的一款可编程话筒，它将单片

机与话筒电路结合在一起。系列语发器的优势在于，它的功能多，音质好，使用范围宽,

性能稳定，这就弥补了以前各种语音芯片的使用领域狭窄的缺点。MP3控制模式，按健控

制模式，按键组合控制模式，并口控制模式，一线串口控制模式，三线串口控制模式，三

线串口控制模式，三线串口控制控制端口扩展输出模式，使得应用人员可以将产品投放在

他们能够想到的地方。因为它是一款以语音为核心的芯片，所以它在音质上自然也是有着

极高的要求，它可以全面支持6K~22KHz采样率的音频加载，而这款芯片的独特之处就

在于它可以将加载的音频音质近乎完美地呈现出来。

U19VCC

GND

图3-3语音播放芯片电路

3.2.3液晶显示模块电路设计

LCD1602属于一-种字符型液晶显示，它可以同时显示16x02,也就是32个字母，它们

与32个RAM地址相对应。LCD1602液晶显示的原理是，利用液晶的物理特性，用电压

来控制其显示位置，只要有电就可以进行显示，从而可以显示出所要的图形以及文字。设

置过程中，想要在什么位置显示字符，需要在其对应的RAM地址，设置想要显示的字符，

之后被设置的地址位置就会显示之前设置的字符。同时lcdl602还有字符对比度调节以及

背光的功能。

点阵图形式液晶由MXN个显示单元组成,假设LCD显示屏有64行，每行有128歹U，

每8列对应1字节的8位，即每行由16字节，共16X8=128个点组成。显在一个屏幕上

9

有64x16个显示器单位，它是一个1024个字节用来显示RAM区域，每个字节的内容都

是在屏幕上各个地方的亮度和亮度。比如，在RAM区域中，从000H到00FH之间的16

个字节中，确定了显示器的第1排的亮度和亮度，如果(000H)=FFH,则会在画面的左上

方显示一条8个点的短的亮线；如果(3FFH)=FFH,则在画面的右下方会出现一条短的明

亮的线条;当(000H)=FFH,(001H)=00H,(002H)=00H-,(00EH)=00H,(00FH)=00H时,

一个点由8条明亮的直线和8条黑暗的直线组成。这是液晶显示器的基础。LCD1602晶

片虽然因为厂商而异，但其应用方式却是相同的。大部分的厂商，都是将芯片装在主板匕

以节省成本。

U2LCD1S32

LCD1602

RTl10K

n—zmbc9

■-MHMH4|f

图3-4LCD1602液晶显示模块电路

3.2.4红外避障模块设计

红外避障模块电路设计是智能药盒系统中的一个关键组成部分，用于监测药物的取出

情况。以下是对红外避隙模块电路设计的描述以及电路图：

GND

U15VCC三

T——

jOUT

■B障

10

图3-5红外避障模块电路

元器件：红外避障模块(C0N3)是该设计中的主要元器件之一，用于检测药物的取出情

况。止匕外，还有其他元器件，包括设置模块、WT588D语音芯片、LCD1602、单片机、DSI302

时钟芯片和电源开关按键等。

连接方式：红外避障模块(C0N3)通常具有信号引脚(如OUT、GND、VCC等)。它

与单片机连接，通过信号线将其与单片机的IO口用连。通过单片机读取红外避障模块

(CON3)的信号变化，可以监测到药物的取出情况。

工作原理：红外避障模块(CON3)利用红外发射器和接收器的组合，当遇到遮挡物时,

会引发红外信号的变化。单片机通过读取红外避障模块(CON3)输出的信号，判断是否有遮

挡物，从而判断药物是否被取出。

功能扩展：红外避障模块(CON3)的添加使智能药盒能够实时监测药物的取出情况。当

病人取出药物后，系统可以停止语音提示，确保病人已完成服药操作。这种功能扩展提高

了药物管理的准确性和可靠性，有效预防了药物的误服或漏服。

总之，红外避障模块的电路设计在智能药盒系统中起着关键作用。该系统与其它器件

相结合，利用红外线信号检测，实现药物提取过程的监控与控制。这种设计使智能药盒的

功能得到了扩展，从而提高了药品管理的有效性和可靠性。

3.2.5电源模块电路设计

电源模块电路设计是智能药盒系统中关键的组成部分，用于提供系统所需的电力。以

下是对电源模块电路设计的描述：

电源类型：智能药盒系统通常采用直流电源供电。可以选择使用外部电源适配器，将

交流电转换为所需的直流电源。适配器的额定电压和电流应根据系统需求进行选择。

电源滤波和稳压：为了确保系统稳定的电源供应，可以使用电源滤波和稳压电路。电

源滤波电路可以减少来自电源的噪声和干扰，提供干净的电源。稳压电路则用于保持稳定

的输出电压，以满足系统对电压稳定性的要求。

系统保护功能：电源模块还可以包括保护功能，如过压保护、过流保护利短路保护等。

这些保护机制有助于保护系统免受电源异常或故障的损害，为了保护电源模块和系统免受

过电流的损害，可以在电源模块电路中加入过电流保险丝，可以及时切断电路，防止过电

流对系统的损害。

总之，电源模块电路设计旨在提供稳定、可靠的直流电源供应，同时提供保护机制以

保护系统免受电源异常的影响。通过合适的电源设计，智能药盒系统能够正常运行，并确

保药物管理的准确性和可靠性。

11

SWITCH

电源输入端

图3-6电源模块电路

12

第4章系统的软件设计

4.1软件主流程图

当全部系统软件通电时，首先进行的是单片机处理单元的初始化，成功后下位机中的

红外避障模块和DS1302时钟芯片，之后系统对当前的时间及吃药时间次数进行了相应的

更改，在对吃药时间进行了相应的设定之后，模拟智能药盒工作等待吃药时间。当智能药

盒根据所设定的吃药时间时DS1302时钟芯片响应，之后语音播报模块会进行相应的处理。

通过操作系统的处理，模拟吃药之后，红外避障检测到之后进行相应的操作即停止语音播

报。如图所示。

初始化：将各个模块进行初始化，包括时钟芯片DS1302、WT588D.LCD1602等。

设定定时器：使用DS1302的时钟芯片来设定智能药盒的用药时刻，并把智能药盒中

的药物信息及吃药时间保存到时钟芯片中，以便进行提醒。

监测药盒状态：使用红外避障模块C0N3监测药盒内是否有药品，并将该状态信息传

输到单片机中。

播放语音提醒：根据吃药时间和药品信息库中的药品信息，语音芯片WT588D播放相

应的语音提醒，提醒病人吃药。

检测病人完成吃药动作：使用红外避障模块C0N3检测病人是否已取出药品。

停止语音提示：当检测到病人己取出药品时，停止播放语音提示。

显示药品信息：使用LCD1602显示屏显示吃药时间和药品信息。

循环执行：循环执行以上步骤，直到药品吃完或者病人手动关闭药盒。

总的来说，该设计通过单片机、时钟芯片、语音芯片、LCD显示屏、红外避障模块等

元器件的配合，实现了智能药盒的基本功能，使得病人在吃药方面更加便捷和安全。

图4-1整体流程图

13

4.2语音芯片模块软件的设计

初始化语音芯片：将语音芯片WT588D进行初始化，并设置语音音量和播放速度。

加载语音文件：根据吃药时间和药品信息库中的药品信息，选择相应的语音文件，并

将其加载到语音芯片中，以便播放。

播放语音：通过单片机控制语音芯片WT588D进行语音播放。在播放语音期间，单片

机还可以检测病人是否已取出药品，并在检测到病人已取出药品时停止语音播放。

停止语音：当病人己取出药品或手动关闭药盒时，通过单片机控制语音芯片WT588D

停止语音播放。

总的来说，语音部分的软件部分，则包含了语音芯片WT588D的初始化，语音档案的

载入及回放的设定。

在语音播放期间，单片机还需要进行红外避障模块的检测，以实时监测病人是否已取

出药品并停止语音播放，从而确保病人在吃药方面更加安全和便捷。

图4-2声音模块流程图

14

4.34*4矩阵按键软件设计

该键位的一头连接到单片机的GPIO上，另一头连接到地面。在未按下的情况下，这

条路实际上是一条断路，一般情况下，我们会将单片机该管脚设定为输入上拉。因此，如

果没有按下按钮，该管脚读取的水平将保持在一个高水平。在按下按钮的同时，该引脚会

被地强制地降低，如果该引脚读取到的电平是低，见表示按钮被按下。至此，单独的按钮

就结束了，非常简单。而矩阵式钥匙则是多个单独铁匙组合而成，因此其启动的原则与单

独钥匙一样，唯一的区别就是线路和程序的扫描方式，要比单独钥匙曳杂一些。在编程方

面，一般都是以逐行逐列的方式进行扫描，4*4的矩阵键盘总共有8个单片机的GPIO管

脚，将控制行的管脚设定为输出，将控制列的管脚设定为输入上拉。

图4-34*4矩阵按键模块流程图

15

4.4定时器模块软件设计

定时器初始化：在软件设计的初始阶段，需要初始化系统定时器。这包括设置定时器

的计时周期、计时精度和中断触发等参数。根据需求，选择适当定时器，进行配置。

设置提醒时间：通过设置模块，用户可以设置每日服药具体时间。这些时间将被存储

在系统中，用于后续的定时提醒。通过按钮的交互，可以实现定时器控制。

提醒操作：当定时器匹配到服药时间时，可以触发提醒操作。

定时那时钟模块软件设计在到达吃药时间后间，定时器模块给单片机传递信号语音模

块红外避障模块等作用进行是否完成吃药的检测，检测到病人吃药后单回到回到待机状态。

这种设计有助于提高药物管理的准确性和可靠性，防止药物的误服或漏服。

图4-4定时器模块流程图

16

4.5红外避障模块软件设计

红外避障软件设计是智能药盒系统中的一个重要组成部分，用于监测药物的取出情况

并作出相应的处理。以下是红外避障软件设计的详细解释：

初始化红外模块：在软件设计的初始阶段，需要初始化红外模块，设置相应的引脚和

参数。这包括配置红外传感器的输入引脚和初始化相关中断。

红外信号检测：在主循环中，持续地监测红外传感器的输出信号。通过读取红外模块

的输入引脚状态，可以实时地获取红外信号的状态。

判断药物取出：通过比较当前红外信号与设定的阈值，可以判断药物是否被取出。如

果红外信号超过设定的阈值，即表示有物体阻挡红外光线，可能是药物被取出C

触发相应动作：当红外信号超过阈值时，可以触发相应的动作。例如，停止声音提醒

或更改系统状态等。这样可以实现在药物被取出时的相应处理。

更新状态：根据红外信号的检测结果，更新系统的状态。可以设置一个标志位或变量

来表示药物的取出状态，以供其他模块或功能使用。

通过以上的红外避障软件设计，智能药盒系统能够实时监测药物的取出情况，并在药

物被取出时触发相应的动作。这有助于提高药物管理的准确性和可靠性，防止药物的误服

或漏服。

红外信号采是否发出对应提

系统初始化

集服用醒

图4-5红外模块流程图

17

第5章系统测试

5.1系统实物图

本系统主要由主电路板、按键设置模块、WT588D语音芯片、LCD1602、DS1302时钟

芯片、C0N3红外避障模块、单片机STM32、电源开关按键、外置喇叭等元器件组成。如

图5-1。

图57系统完整实物图

18

5.2测试原理

智能药盒系统的测试过程包括功能测试、性能测试、安全测试和用户体验测试等。1,01

功能测试：测试系统的基本功能是否正常工作，包括药品存储、分配、提醒等功能以

及可靠性、稳定性等方面的测试。

性能试验：对软件进行响应时间，处理能力，存储空间等各项指标进行试验，以保证

软件在设定的工作负载下可以顺利地进行。确保智能药盒设计的硬件支持。

数据稳定测试：对系统进行安全和私密性的检测，包括网络运行安全，数据加密，身

份核验等，以避免出现诸如数据泄漏信息丢失之类的安全问题。

用户体验测试：测试系统的用户界面、操作方式、反馈机制等方面，以确保用户可以

轻松使用系统，并且能够满足用户的期望和需求。

如图5.2,开启服务器后将获得时间年月日星期的参数。

图5-2系统待机状态

19

5.3系统硬件测试

硬件测试一般指的是对硬件设备展开的测试，其主要目的是测试硬件设备的性能，确

保其能够正常工作。以及如何处理故障。目的是确保硬件设备的可靠性和稳定性，以保证

设备在生产环境中的安全运行。硬件测试主要包括测试设备的物理特性、电子特性、机械

特性、环境适应特性等。

设计测试是为了验证智能药盒的功能是否完整和基本的稳定性是否符合能够到达预

想的期望值。以下关于是智能药盒设计的一些测试内容：

按键模块功能测试，定时器模块功能测试，语音模块功能测试，红外避障模块功能测

试以及基本的显示模块的稳定性。

如图5-3,开启服务器后获得时间年月日星期的参数后，根据测试设置不同的吃药时

间进行测试，到达吃药时间后系统就会显示吃药信息及语音播报。

图5-3系统工作状态

20

5.3.1按键模块功能测试

设定不同的服用次数和具体时间，检查设置是否成功并正确保存。修改设定，确保系

统能够正确响应并更新设置信息。

如图5-4所示，该图为按键模块实物图，经过多次测试系统都能够正确的显示和保存

相应的设置，系统能够正确的做出相应操作并在设置完成后进入待机状态，如图5-2所示。

图5-4按键模块实物图

5.3.2语音模块功能测试

图5-5语音模块实物图

21

语音播报测试：确保语音模块能够正常播放提醒病人按时服药的声音。

如图5-5所示，该图为语音模块实物图。检查语音播报的音量和清晰度，确保提醒信

息能够清晰传达给用户，使用户在使用药盒的过程中能够更加的便利。

5.3.3定时器时钟模块功能测试

如图5-6所示，该图为定时器时钟模块实物图也就是DS1302时钟芯片。对其进行不

同的功能测试。

设置不同的时间，检查LCD1602液晶显示屏即显示模块是否正确显示当前时刻和预

设的服用时刻。确保LCD显示的时间与实际时间一致，验证时间显示的准确性以及显示模

块的稳定性。

设定一个测试时间，编认系统是否在预设的服用时间到达时触发提醒。检查声音模块

是否发出声音广播，以及LCD屏幕是否显示相应的提醒信息。

验证时间的不丢失，断开一段时间的主电源，重新打开主电源。观察系统时间是否与

当前实时时间显示一致，验证时钟模块的精准性。测试显示DS1302的备用电源能够保证

本系统在主电源不通电的情况下，做到时间的不丢失即时间记忆功能。

图5-6定时器时钟模块实物

22

5.3.4红外避障模块功能测试

图5-7红外避障模块功能测试

红外信号检测测试：通过模拟药物取出和放回的动作，检查红外避障模块是否能够正

确检测到药物的取出情况c验证红外模块的阈值设定是否合理，确保准确判断药物是否被

取出。开箱检测测试：打开智能药盒，检查系统是否能够即时停止声音提醒。确保红外模

块能够准确检测到药箱的开启状态，并及时更新系统状态。

总的来说，红外避障模块能够保证药盒所需的功能测试以及硬件测试。

在进行测试时，可以设计一系列测试用例，覆盖不同的场景和边界条件，以验证智能

药盒的各项功能和性能。测试过程中要记录测试结果，包括功能是否正常、数据的准确性、

用户体验等方面。如有发现问题，及时进行调试和修正，确保智能药盒的设计达到预期目

标。

23

第6章总结与展望

智能药盒是一种结合了现代科技与医药服务的产品，它通过内置的传感器、智能算法、

互联网技术等多种技术手段，能够有效地管理、监测、提醒患者按时服药，降低因漏服、

错服药物面引发的医疗风险，提高患者的生活质量和治疗效果。本文将对智能药盒的设计

进行总结和展望。

6.1总结

智能药盒是一种利用技术手段提供药物管理和提醒功能的创新设备。本文介绍了智能

药盒的设计与功能，包括基于STM32芯片的控制系统、液晶显示屏、红外避障模块、语音

模块等。通过单片机技术和软硬件相结合，智能药盒实现了药物提醒、时间显示、药物取

出检测等功能。

在设计中，通过LCD1602液晶显示屏将当前时刻和服药时刻进行显示，方便用户了解

服药计划。同时，设置模块和按钮使得用户可以设定每日服药次数和具体服药时间。红外

避障模块用于检测药物是否被取出，语音模块则用于提醒病人按时服药。这些功能的结合

为病人提供了便利、准确的药物管理方式。

6.2展望

随着智能技术的不断发展，智能药盒还有许多可以进一步探索和改进的方向。以下是

一些展望；

将来的智能药盒还可增加联网的能力，以便进行远距离监测及资料传送。家长或医师

能透过电话或计算机，远程地看到患者服用了什么药品，还有什么药品没有吃完，还有什

么要吃。另一方面，利用大数据、人工智能等技术，可以对药品进行精准、精准的药品推

荐，实现个体化的用药。在此基础上，未来的智慧药盒将不再局限于药品的单一使用，而

是要同时具备生物监测、健康监测和疾病诊断等多项功能，从而为使用者提供更加全面和

专业的诊疗。在将来，智能药盒将会借助人工智能技术，实现更加智能化和个性化的服务，

并对患者的用药做出更加准确的预判。该系统能够将医疗资源共享、数据分析和在线咨询

等多种应用于医疗保健领域，为患者提供更为便捷和高效的医疗保健服务。

总之，该系统在药品管理、医疗监测等领域有着广泛的应用。随着科技的发展，智慧

药盒将会越来越符合使用者的需要，为使用者提供更具智慧与个性化的用药服务，提高病

人生活水平。

24

参考文献

[1]张文静.基于老年人生活形态的智能药盒设计研[JL西安：西安工程大学，2021.

[2]吴帆,周旭光，吴霖华,黎舟凌.基于STM32带定位功能的老年人急救智能药盒设计[J].轻工科

技,2023,39(03):108-111+182.

[3]夏进军，杨柳，吴志远.面向用户体验的老年人智能药盒优化设计[J].包装工程,2016,37(18):97-101.DOI:

10.19554/ki.l001-3563.2016.18.023.

[4]霍孟友.单片机原理与应用[M].北京：机械工业出版社，2020.

[5]刘国良.智能药盒的研制一一大学生创新产品设计[J].中国现代教育装备,2021(U):145-147.DOI:10.1

3492/ki.cmee.2021.11.049.

[6]陈秀萍，费玲，杨雯洁，李慎舞智能药盒的设计和应用[J].护理与康复,2021,20(08):98-99.

[7]吴振磊，顾楚楚.基于STM32嵌入式技术的智能药盒设计[J].甘肃科技纵横，2020,49(4)：1-3.

[8]土波,何一芥.基于WiFi技术的手机遥控智能药盒研究与设计[J].包装工程,2020,41(07):217-223.DOI:

10.19554/ki.l001-3563.2020.07.031.

[91杨雪，吴恋，陈宗旺,涂翠蓉,基于物联网技术的老年人吃药提醒智能药盒系统的设计及实现fJ].物联网

技术,2021,11(08):90-92.DOI:10.16667/j.issn.2095-l302.2021.08.028.

[10]翟理.基于PHP的客户自动运营系统的设计与实现[D].华中科技大学,2020.DOI:10.27157/ki.ghz

ku.2020.002134.

[11]黄敬悻，郑光华，陈家斌,李秋红.基于STM32单片机的智能提醒药盒设计与应用评估[几中国医学装

备,2023,20(04):180/84.

[12]胡秋鼠田杰，陈诺.基于STM32的智能语音药盒设计[J].目子设计工程,2023,31(04):43-46+52.DOI:10.

14022/j.issn1674-6236.2023.04.009.

[13]王粤龙，项阳，沙玲，马骥驰.一种轻量级智能药盒[J].物联网技术,2022,12(12):104.106+109.DOE0.166

67/j.issn.2095-l302.2022.12.029.

[14]余闺，王慧.基于ESP32的智能药盒轻量级方案设计[J].电子元器件与信息技术,2022,6(0X):40-43.DO

1:10.19772/ki.2096-4455.2022.8.011.

[15]ZouZ,GuoY,etal.Objectdetectionin20years:Asurvey[J],arXivpreprintarXiv:1905.05055,2021.

[16]SeginA,YatskivV,DavietavaA.Specializedcomputerbasedreal(iineroadsignsrecognitionsystemfor

vehicles[C]//IEEEInternationalConferenceonIntelligentDataAcquisitionandAdvancedCompu:ingSystems:

TechnologyandApplications.IEEE,2022:441-445.

[17]BoolWalter.CharnessNeil.TheDevelopmentofaSmartReminderSystemtoPromoteAdherence

toTechnology-BasedInterventionandAssessmentm.InnovationinAging,2021,5(Supplement1).

[18]PrieseL,KlieberJ,LakmannR,etal.Newresultsontrafficsignrecognition[C]//Proceedingsofthe

IntelligentVehicles'94Symposium.IEEE,2020:249-254.

[19]Gomez-MorenoH.Maldonado-BasconS,Gil-JimenezP.GoalevalualionofSegmentationAlgorithmsfor

trafficsigntccognition[J].TransactionsonIntelHgcntTransportationSystems,2020,11(4):917-930.

[20]DianaGomes,JoaoMendes-MoreirajnesSousajoanaSilva.EalingandDrinkingRecognitioninFr

ee-LivingConditionsforTriggeringSmartRemindersfJ].Sensors,2019,19(12).

25

附录

电路图

LCDI602

LCD液晶

5585S£3aHs3«£S<^

cc

^Tpt^

i*maf}2!S基一^rmr1一

r*GNDFISF

wrarc—~开关中毒优入必

OXD

源代码

"include<stdint.h>

/*definecompilerspecificsymbols*/

#ifdefined(_CC_ARM)

#define_ASM_asm/*!<asmkeywordfor

ARMCompiler*/

#define_INLINE_inline/*!<inlinekeywordfor

ARMCompiler*/

#elifdefined<_ICCARM_)

26

#define_ASM_asm/*!<asmkeywordfor

IARCompiler*/

#define_INLINEinline/*!<inlinekeywordfor

IARCompiler.OnlyavaiableinHighoptimizationmode!*/

#elifdefined(_GNUC_)

#define_ASM—asm/*!<asmkeywordfor

GNUCompiler*/

#define—INLINEinline/*!<inlinekeywordfor

GNUCompiler*/

#clifdefined(_TASKING_)

#deime_ASM_asm/*!<asmkeywordfor

TASKINGCompiler*/

#detine_INLINEinline/*!<inlinekeywordfor

TASKINGCompiler*/

ffendif

/*###################CompilerspecificIntrinsics###########################*/

#ifdefined(_CC_ARM)/*.........................RealViewCompiler........................*/

/*ARMarniccspecificfunctions*/

/**

，b@briefReturntheProcessSlackPointer

*

*@re(urnProcessStackPoinler

*

*Returntheactualprocessstackpointer

*/

_ASMuint32_t_get_PSP(void)

{

mrsrO,psp

bxIr

}

/**

*@briefSettheProcessStackPointer

*

*@paramtopOfProcStackProcessStackPointer

*

*AssignthevalueProccssStackPointcrtotheMSP

*(processstackpointer)Cortexprocessorregister

27

*/

—ASMvoid_set_PSP(uint32_ttopOfPiocStack)

(

msrpsp.rO

bxIr

*@hriefReturntheMainStackPointer

*

*@re(urnMainStackPointer

*

*ReturnthecurrentvalueoftheMSP(mainstackpointer)

*Cortexprocessorregister

*/

—ASMuin