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【畢業(yè)設(shè)計(jì)】基于STM32的智能藥箱系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) - 物聯(lián)網(wǎng) 單片機(jī)

2年前作者：Mdc_stdio分類(lèi)：Toy博客閱讀(92)違法舉報(bào)

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1 簡(jiǎn)介

Hi，大家好，這里是丹成學(xué)長(zhǎng)，今天向大家介紹一個(gè)學(xué)長(zhǎng)做的單片機(jī)項(xiàng)目

基于STM32的智能藥箱系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

大家可用于 課程設(shè)計(jì) 或 畢業(yè)設(shè)計(jì)


單片機(jī)-嵌入式畢設(shè)選題大全及項(xiàng)目分享:

https://blog.csdn.net/m0_71572576/article/details/125409052文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-791412.html


2 緒論

2.1 課題背景

照顧老人， 特別是提醒老人準(zhǔn)時(shí)吃藥已經(jīng)成為了一個(gè)社會(huì)關(guān)心的問(wèn)題。長(zhǎng)期記錄吃藥種類(lèi)、 吃藥時(shí)間能為分析老人的病理提供有力的依據(jù)。

基于目 前市場(chǎng)需求， 學(xué)長(zhǎng)設(shè)計(jì)了一款基于 STM32F103 并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)來(lái)提醒老人按時(shí)吃藥的系統(tǒng)。

整個(gè)智能藥箱系統(tǒng)分為智能藥箱端與遠(yuǎn)程服務(wù)器端兩個(gè)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(shí)現(xiàn)功能

整個(gè)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)多次測(cè)試和應(yīng)用， 各功能模塊都可以正常運(yùn)行， 符合設(shè)計(jì)要求。 具有的功
能包括： 從服務(wù)器端的數(shù)據(jù)庫(kù)中實(shí)時(shí)獲取藥物信息， 鬧鐘信息等并存儲(chǔ)。 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(jìn)行藥量檢測(cè)， 在藥量不足時(shí)發(fā)出提醒， 提示用戶(hù)配藥。 另外還可以對(duì)老人取藥動(dòng)作進(jìn)行記錄， 將取藥狀態(tài)通過(guò)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(guò)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(gè)部分：

    1. 提醒功能
    1. 取藥監(jiān)督
    1. 記錄吃藥時(shí)間
    1. 對(duì)老人是否吃藥及時(shí)做出反應(yīng)
    1. 顯示吃藥信息

服務(wù)器中記錄下的取藥時(shí)間可以作為以后看病的有力依據(jù)， 使醫(yī)生能夠準(zhǔn)確對(duì)老人的病情做出判斷， 減少一定的醫(yī)學(xué)失誤。

盡管智能藥箱的發(fā)展并沒(méi)有早期預(yù)期的那么快。 但是， 它的應(yīng)用價(jià)值極高， 針對(duì)性也很
強(qiáng)， 可以有效的管理老年人用藥， 減少兒女對(duì)父母吃藥問(wèn)題上的擔(dān)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(jì)

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

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設(shè)計(jì)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(shí)時(shí)采集取藥狀態(tài)
  • d) 存儲(chǔ)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(shí)時(shí)檢測(cè)藥數(shù)量， 不足提醒用戶(hù)
  • 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(jì)

3.2.1 wifi電路設(shè)計(jì)

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3.2.2 其他電路設(shè)計(jì)

略，內(nèi)容相對(duì)冗余，也不是本文介紹的重點(diǎn)，需要詳細(xì)設(shè)計(jì)方案，可以在文章末尾聯(lián)系學(xué)長(zhǎng)。

3.3 軟件設(shè)計(jì)

3.3.1 軟件工作流程

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程序包括模塊的驅(qū)動(dòng)與功能操作， 驅(qū)動(dòng)主要是硬件的驅(qū)動(dòng)， 每個(gè)模塊只有在硬件驅(qū)動(dòng)成功后， 才能執(zhí)行其余功能。

3.3.2 鬧鈴提醒程序設(shè)計(jì)

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(jìn)行音頻轉(zhuǎn)換和播放。 然后， 依次讀取下一個(gè)扇區(qū)的 512 個(gè)字節(jié)進(jìn)行播放。 如果播放過(guò)程中檢測(cè)到藥箱打開(kāi)， 則停止鬧鈴并退出。

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3.3.3 液晶顯示程序設(shè)計(jì)

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(jìn)行音頻轉(zhuǎn)換和播放。 然后， 依次讀取下一個(gè)扇區(qū)的 512 個(gè)字節(jié)進(jìn)行播放。 如果播放過(guò)程中檢測(cè)到藥箱打開(kāi)， 則停止鬧鈴并退出。

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3.3.4 信息存儲(chǔ)程序設(shè)計(jì)

存儲(chǔ)信息的過(guò)程如下：

當(dāng)智能藥箱接收網(wǎng)絡(luò)參數(shù)， 藥物信息時(shí)， 首先對(duì)數(shù)據(jù)按協(xié)議正確處理， 然后向 24C08 發(fā)送存儲(chǔ)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(chǔ)芯片讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)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(chǔ)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。

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3.3.5 報(bào)警電路程序設(shè)計(jì)

智能藥箱與服務(wù)器之間每半小時(shí)需要藥數(shù)目的校正， 以便兩者之間可以同步。 當(dāng)藥箱內(nèi)部藥量不足時(shí)， 就會(huì)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(huì)發(fā)聲，整個(gè)報(bào)警的程序流程圖如下圖所示。

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3.4 部分實(shí)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(kāi)始取藥過(guò)程*\n*************");
                // xTaskCreate(taskTakePills, "taskTakePills", 20000,
                // pillsParameters, 1, NULL);
                takePills(3, 1);
            } else {
                Serial.println("已經(jīng)有一個(gè)取藥任務(wù)了");
            }
        }
        if (message == 'i') {  //開(kāi)蓋
            if (!isTaskTake) {
                isTaskTake = true;
                taskOpenBox(NULL);
                isTaskTake = false;
            } else {
                Serial.println("已經(jīng)有一個(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)取藥任務(wù)了");
            }
        }
        if (message == 'k') {
            if (!isTaskTake) {
                isTaskTake = true;
                Serial.println("開(kāi)始推出藥盒");
                digitalWrite(PIN_ENABLE, LOW);
                taskPushBoxOut(NULL);
                delay(1000);
                Serial.println("開(kāi)始推入藥盒");
                taskPullBoxIn(NULL);
                digitalWrite(PIN_ENABLE, HIGH);
                isTaskTake = false;
            } else {
                Serial.println("已經(jīng)有一個(gè)取藥任務(wù)了");
            }
        }
        if (message == '3') {
            taskPillsOut(NULL);
        }
        if (message == 'a') {  //開(kāi)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(kāi)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(kāi)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：

基于stm32的智能藥箱,單片機(jī),畢業(yè)設(shè)計(jì),物聯(lián)網(wǎng),單片機(jī),stm32,物聯(lián)網(wǎng),畢業(yè)設(shè)計(jì),智能藥箱


單片機(jī)-嵌入式畢設(shè)選題大全及項(xiàng)目分享:

https://blog.csdn.net/m0_71572576/article/details/125409052


4 最后

到了這里，關(guān)于【畢業(yè)設(shè)計(jì)】基于STM32的智能藥箱系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) - 物聯(lián)網(wǎng) 單片機(jī)的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY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)！

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