1 簡介
Hi，大家好，今天向大家介紹一個學長做的單片機項目
基于STM32的智能藥箱系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)
大家可用于 課程設(shè)計 或 畢業(yè)設(shè)計
2 緒論
2.1 課題背景
照顧老人， 特別是提醒老人準時吃藥已經(jīng)成為了一個社會關(guān)心的問題。長期記錄吃藥種類、 吃藥時間能為分析老人的病理提供有力的依據(jù)。
基于目 前市場需求， 學長設(shè)計了一款基于 STM32F103 并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)來提醒老人按時吃藥的系統(tǒng)。
整個智能藥箱系統(tǒng)分為智能藥箱端與遠程服務(wù)器端兩個部分， 智能藥箱端用于提醒， 服務(wù)器端用于記錄監(jiān)督
2.2 實現(xiàn)功能
整個系統(tǒng)經(jīng)過多次測試和應用， 各功能模塊都可以正常運行， 符合設(shè)計要求。 具有的功
能包括： 從服務(wù)器端的數(shù)據(jù)庫中實時獲取藥物信息， 鬧鐘信息等并存儲。 播放音頻文件提醒老人用藥， 在液晶屏上提示吃藥信息， 老人可以根據(jù)顯示信息正確用藥。 智能藥箱端能記錄藥箱中每種藥的數(shù)目， 并進行藥量檢測， 在藥量不足時發(fā)出提醒， 提示用戶配藥。 另外還可以對老人取藥動作進行記錄， 將取藥狀態(tài)通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸給服務(wù)器監(jiān)控端， 為以后看病做依據(jù)。 另外， 智能藥箱端通過程序界面方便的配置智能藥箱內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)信息，包括服務(wù)器地址、端口、 網(wǎng)關(guān)等。
它的主要功能分為下面幾個部分：
-
- 提醒功能
-
- 取藥監(jiān)督
-
- 記錄吃藥時間
-
- 對老人是否吃藥及時做出反應
-
- 顯示吃藥信息
服務(wù)器中記錄下的取藥時間可以作為以后看病的有力依據(jù)， 使醫(yī)生能夠準確對老人的病情做出判斷， 減少一定的醫(yī)學失誤。
盡管智能藥箱的發(fā)展并沒有早期預期的那么快。 但是， 它的應用價值極高， 針對性也很
強， 可以有效的管理老年人用藥， 減少兒女對父母吃藥問題上的擔心。 所以， 隨著科技的發(fā)展， 智能藥箱的普及將指日可待。
3 系統(tǒng)設(shè)計
3.1 系統(tǒng)架構(gòu)
設(shè)計上必須從上圖架構(gòu)出發(fā)， 從上圖可以得出智能藥箱系統(tǒng)的總體功能：
- a) 鬧鐘提醒吃藥
- b) 液晶顯示吃藥信息
- c) 實時采集取藥狀態(tài)
- d) 存儲從服務(wù)器端獲取的信息
- e) 配置界面配置藥箱端的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)
- f) 實時檢測藥數(shù)量， 不足提醒用戶
- g) 增加服務(wù)器端， 記錄藥物信息， 鬧鐘， 取狀態(tài)藥等信息
3.2 硬件設(shè)計
3.2.1 wifi電路設(shè)計
3.2.2 其他電路設(shè)計
略，內(nèi)容相對冗余，也不是本文介紹的重點，需要詳細設(shè)計方案，可以在文章末尾聯(lián)系學長。
3.3 軟件設(shè)計
3.3.1 軟件工作流程
程序包括模塊的驅(qū)動與功能操作， 驅(qū)動主要是硬件的驅(qū)動， 每個模塊只有在硬件驅(qū)動成功后， 才能執(zhí)行其余功能。
3.3.2 鬧鈴提醒程序設(shè)計
下圖是鬧鈴提醒的程序流程圖， STM32 從 TF 卡中讀取 512 字節(jié)數(shù)據(jù)， 按順序傳輸給VS1003 進行音頻轉(zhuǎn)換和播放。 然后， 依次讀取下一個扇區(qū)的 512 個字節(jié)進行播放。 如果播放過程中檢測到藥箱打開， 則停止鬧鈴并退出。
3.3.3 液晶顯示程序設(shè)計
下圖是鬧鈴提醒的程序流程圖， STM32 從 TF 卡中讀取 512 字節(jié)數(shù)據(jù)， 按順序傳輸給VS1003 進行音頻轉(zhuǎn)換和播放。 然后， 依次讀取下一個扇區(qū)的 512 個字節(jié)進行播放。 如果播放過程中檢測到藥箱打開， 則停止鬧鈴并退出。
3.3.4 信息存儲程序設(shè)計
存儲信息的過程如下：
當智能藥箱接收網(wǎng)絡(luò)參數(shù)， 藥物信息時， 首先對數(shù)據(jù)按協(xié)議正確處理， 然后向 24C08 發(fā)送存儲地址， 如果地址上已經(jīng)有數(shù)據(jù)， 則讀取。 然后將地址上的數(shù)據(jù)清空， 將剛才接收并處理的信息與從存儲芯片讀取的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一處理， 保留不變的， 修改已改變的數(shù)據(jù)， 再存入地址中。 如果需要讀取存儲芯片上的數(shù)據(jù)， 則向 24C08 發(fā)送地址讀取數(shù)據(jù)即可， 程序流程圖如下圖所示。
3.3.5 報警電路程序設(shè)計
智能藥箱與服務(wù)器之間每半小時需要藥數(shù)目的校正， 以便兩者之間可以同步。 當藥箱內(nèi)部藥量不足時， 就會觸發(fā)蜂鳴器以示提醒。 蜂鳴器采用是有源蜂鳴器， 接通電流就會發(fā)聲，整個報警的程序流程圖如下圖所示。
3.4 部分實現(xiàn)代碼
#include <Arduino.h>
#include "MAX30105.h"
#include "heartRate.h"
#include "motor.h"
#define DEBUG
#define OUT_POSITION 1
#define TAKE_POSITION 2
#define OPEN_POSITION 5
bool isTaskTake = false;
int boxdisplacement = 0;
int pillsParameters[2] = {3, 1};
enum BOXNAME { BOX1 = 1, BOX2, BOX3, BOX4, BOX5, BOX6 };
TaskHandle_t taskGreenLEDHandler;
void rotateToOpen(int boxName);
void rotateToClose(int boxName);
void rotateToTake(int boxName);
void rotateToOut(int boxName);
void takePills(int boxName, int pillsNumber);
void taskTakePills(void *pvParameters);
void takePillsTest();
void setup() {
Serial.begin(115200);
delay(1000);
motor_init();
// xTaskCreate(taskPrint, "taskPrint", 1000, NULL, 1, NULL);
}
void loop() {
if (Serial.available()) {
char message = ' ';
message = Serial.read();
if (message == 't') {
if (!isTaskTake) {
isTaskTake = true;
Serial.println("*************\n*開始取藥過程*\n*************");
// xTaskCreate(taskTakePills, "taskTakePills", 20000,
// pillsParameters, 1, NULL);
takePills(3, 1);
} else {
Serial.println("已經(jīng)有一個取藥任務(wù)了");
}
}
if (message == 'i') { //開蓋
if (!isTaskTake) {
isTaskTake = true;
taskOpenBox(NULL);
isTaskTake = false;
} else {
Serial.println("已經(jīng)有一個取藥任務(wù)了");
}
}
if (message == 'j') { //關(guān)蓋
if (!isTaskTake) {
isTaskTake = true;
taskCloseBox(NULL);
digitalWrite(PIN_ENABLE, HIGH);
isTaskTake = false;
} else {
Serial.println("已經(jīng)有一個取藥任務(wù)了");
}
}
if (message == 'm') { //關(guān)蓋
if (!isTaskTake) {
isTaskTake = true;
digitalWrite(PIN_ENABLE, LOW);
takePillsTest();
digitalWrite(PIN_ENABLE, HIGH);
isTaskTake = false;
} else {
Serial.println("已經(jīng)有一個取藥任務(wù)了");
}
}
if (message == 'g') { //左旋
if (!isTaskTake) {
isTaskTake = true;
digitalWrite(PIN_ENABLE, LOW);
taskRotate(LEFT);
boxdisplacement--;
digitalWrite(PIN_ENABLE, HIGH);
isTaskTake = false;
} else {
Serial.println("已經(jīng)有一個取藥任務(wù)了");
}
}
if (message == 'h') { //右旋
if (!isTaskTake) {
isTaskTake = true;
digitalWrite(PIN_ENABLE, LOW);
taskRotate(RIGHT);
boxdisplacement++;
digitalWrite(PIN_ENABLE, HIGH);
isTaskTake = false;
} else {
Serial.println("已經(jīng)有一個取藥任務(wù)了");
}
}
if (message == 'k') {
if (!isTaskTake) {
isTaskTake = true;
Serial.println("開始推出藥盒");
digitalWrite(PIN_ENABLE, LOW);
taskPushBoxOut(NULL);
delay(1000);
Serial.println("開始推入藥盒");
taskPullBoxIn(NULL);
digitalWrite(PIN_ENABLE, HIGH);
isTaskTake = false;
} else {
Serial.println("已經(jīng)有一個取藥任務(wù)了");
}
}
if (message == '3') {
taskPillsOut(NULL);
}
if (message == 'a') { //開氣泵
openPump();
}
if (message == 'b') { //關(guān)氣泵
closePump();
}
}
}
void rotateToOpen(int boxName) {
int currentPosition = boxName + boxdisplacement;
int targetRotation = OPEN_POSITION - currentPosition;
if (targetRotation >= 0) {
#ifdef DEBUG
Serial.println("rorate right " + String(targetRotation) +
" step to open.");
Serial.println("向右旋轉(zhuǎn) " + String(targetRotation) + " 步以開蓋.");
#endif
for (int i = 0; i < targetRotation; i++) {
taskRotate(RIGHT);
boxdisplacement++;
}
} else {
#ifdef DEBUG
Serial.println("rorate left " + String(-targetRotation) +
" step to open.");
Serial.println("向左旋轉(zhuǎn) " + String(-targetRotation) + " 步以開蓋.");
#endif
for (int i = 0; i < -targetRotation; i++) {
taskRotate(LEFT);
boxdisplacement--;
}
}
}
void rotateToClose(int boxName) {
int currentPosition = boxName + boxdisplacement;
int targetRotation = OPEN_POSITION - currentPosition;
if (targetRotation >= 0) {
#ifdef DEBUG
Serial.println("rorate right " + String(targetRotation) +
" step to close.");
Serial.println("向右旋轉(zhuǎn) " + String(targetRotation) + " 步以關(guān)蓋.");
#endif
for (int i = 0; i < targetRotation; i++) {
taskRotate(RIGHT);
boxdisplacement++;
}
} else {
#ifdef DEBUG
Serial.println("rorate right " + String(-targetRotation) +
" step to close.");
Serial.println("向左旋轉(zhuǎn) " + String(-targetRotation) + " 步以關(guān)蓋.");
#endif
for (int i = 0; i < -targetRotation; i++) {
taskRotate(LEFT);
boxdisplacement--;
}
}
}
void rotateToTake(int boxName) {
int currentPosition = boxName + boxdisplacement;
int targetRotation = TAKE_POSITION - currentPosition;
if (targetRotation >= 0) {
#ifdef DEBUG
Serial.println("rorate right " + String(targetRotation) +
" step to take pills.");
Serial.println("向右旋轉(zhuǎn) " + String(targetRotation) + " 步以取藥.");
#endif
for (int i = 0; i < targetRotation; i++) {
taskRotate(RIGHT);
boxdisplacement++;
}
} else {
#ifdef DEBUG
Serial.println("rorate right " + String(-targetRotation) +
" step to take pills.");
Serial.println("向左旋轉(zhuǎn) " + String(-targetRotation) + " 步以取藥.");
#endif
for (int i = 0; i < -targetRotation; i++) {
taskRotate(LEFT);
boxdisplacement--;
}
}
}
void rotateToOut(int boxName) {
int currentPosition = boxName + boxdisplacement;
int targetRotation = OUT_POSITION - currentPosition;
if (targetRotation >= 0) {
#ifdef DEBUG
Serial.println("rorate right " + String(targetRotation) +
" step to add pills.");
Serial.println("向右旋轉(zhuǎn) " + String(targetRotation) + " 步以換(加)藥.");
#endif
for (int i = 0; i < targetRotation; i++) {
taskRotate(RIGHT);
boxdisplacement++;
}
} else {
#ifdef DEBUG
Serial.println("rorate right " + String(-targetRotation) +
" step to add pills.");
Serial.println("向左旋轉(zhuǎn) " + String(-targetRotation) +
" 步以換(加)藥.");
#endif
for (int i = 0; i < -targetRotation; i++) {
taskRotate(LEFT);
boxdisplacement--;
}
}
}
void takePills(int boxName, int pillsNumber) {
digitalWrite(PIN_ENABLE, LOW);
// taskPillsUp(NULL);
rotateToOpen(boxName);
taskOpenBox(NULL);
rotateToTake(boxName);
// stepper2.runToNewPosition(5000);
midToLeft();
openPump();
// stepper2.runToNewPosition(6400);
delay(1000);
digitalWrite(PIN_STEPPER2_DIR, LOW);
for (int j = 0; j <= 5; j++) {
for (int i = 0; i < 500; i++) {
digitalWrite(PIN_STEPPER2_STEP, HIGH);
delayMicroseconds(400);
digitalWrite(PIN_STEPPER2_STEP, LOW);
delayMicroseconds(400);
}
delay(500);
digitalWrite(PIN_STEPPER2_DIR, HIGH);
for (int k = 0; k < 500; k++) {
digitalWrite(PIN_STEPPER2_STEP, HIGH);
delayMicroseconds(400);
digitalWrite(PIN_STEPPER2_STEP, LOW);
delayMicroseconds(400);
}
digitalWrite(PIN_STEPPER2_DIR, LOW);
}
// stepper2.setMaxSpeed(2500);
// stepper2.setAcceleration(1500);
// stepper2.runToNewPosition(-20000);
leftToMid();
taskMidToRight(NULL);
closePump();
openAir();
delay(3000);
closeAir();
delay(2000);
taskPillsOut(NULL);
taskRightToMid(NULL);
// xTaskCreate(taskRightToMid, "taskRightToMid", 1000, NULL, 1, NULL);
isTaskTake = false;
digitalWrite(PIN_ENABLE, HIGH);
}
void taskTakePills(void *pvParameters) {
int boxName = ((int *)pvParameters)[0];
int pillsNumber = ((int *)pvParameters)[1];
#ifdef DEBUG
Serial.println("boxName: " + String(boxName));
Serial.println("pillsNumber: " + String(pillsNumber));
#endif
takePills(boxName, pillsNumber);
vTaskDelete(NULL);
}
void takePillsTest() {
midToLeft();
openPump();
// stepper2.runToNewPosition(6400);
delay(1000);
digitalWrite(PIN_STEPPER2_DIR, LOW);
for (int j = 0; j <= 5; j++) {
for (int i = 0; i < 500; i++) {
digitalWrite(PIN_STEPPER2_STEP, HIGH);
delayMicroseconds(400);
digitalWrite(PIN_STEPPER2_STEP, LOW);
delayMicroseconds(400);
}
delay(500);
digitalWrite(PIN_STEPPER2_DIR, HIGH);
for (int k = 0; k < 500; k++) {
digitalWrite(PIN_STEPPER2_STEP, HIGH);
delayMicroseconds(400);
digitalWrite(PIN_STEPPER2_STEP, LOW);
delayMicroseconds(400);
}
digitalWrite(PIN_STEPPER2_DIR, LOW);
}
// stepper2.setMaxSpeed(2500);
// stepper2.setAcceleration(1500);
// stepper2.runToNewPosition(-20000);
leftToMid();
taskMidToRight(NULL);
closePump();
openAir();
delay(3000);
closeAir();
taskRightToMid(NULL);
}
作品展示：文章來源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-760015.html
文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-760015.html
4 最后
到了這里，關(guān)于單片機畢設(shè) 基于STM32的智能藥箱系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！
