目錄

前言

?設計的內容

（1）顯示

（2）定時時間與用藥量的設定

（3）實時時間調節

（4）報警功能

?時鐘模塊

?藍牙模塊

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系統軟件設計

?系統主程序

?按鍵函數

?中斷服務函數

作品展示?

?測試藥定時提醒功能

?完整代碼

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前言

近年來，疫情反復，這讓一些家庭使得自己的家里的老人造成了沒有人照看的狀態，那這就會出現一個問題，那就是我國現在的醫療物資非常的緊張，因為收到了疫情的影響，相關的專業的人員都已經開始向智慧云藥能方面開始發展了，同時現在也是大數據的社會在這樣的時代的背景下，那些對自身健康問題越來越重視的人，就能夠從網絡上獲取到很多有關于醫療的信息，所以為了迎合拿下記憶力下降而遇到事情就容易忘記的健忘人員，對于他們的需求，就由此提出了一種可以給基于嵌入式單片機的智能藥盒的設計方案。

?設計的內容

首先介紹一下本設計的使用的LCD160液晶顯示屏幕的顯示的原理，以及實時時鐘模塊運行的原理和聲控光控報警系統模塊的原理。

系統的硬件部分由以下幾個模塊組成：STC90C51單片機、4×2鍵盤模塊、LCD1602液晶顯示屏幕模塊、聲光報警模塊、HC-05藍牙模塊。其中LCD1602液晶顯示屏幕模塊可以實現實時日期、時間顯示功能，鍵盤模塊可以實現對時間、藥物用量的設置，聲光報警模塊可以實現定時時間的提醒，HC-05模塊建立單片機與手機之間的鏈接。

其中系統實現的基本功能具體如下：

（1）顯示

采用LCD1602液晶屏幕顯示實時日期時間、用藥種類及用量等。

（2）定時時間與用藥量的設定

系統將在LCD屏幕上顯示并實現三種藥物用量以及時間的定時設置，分別通過鍵盤模塊中的七個按鍵完成。

其中七個按鍵的功能具體為：一個設置鍵，記為k1，負責進入設置狀態；一個功能鍵記為k2，負責進入三種藥品的用藥量設置狀態；兩個調節鍵，分別記為k7、k8。其中k7的作用為藥量增加1，k8的作用為藥量減少1。三次定時對應的三個定時按鍵k4、k5、k6，按下即可停止蜂鳴器鳴警報。

（3）實時時間調節

實時時間通過三個按鍵進行調節，一個為設置鍵，記為k1,負責進入時間設置狀態；另外兩個個為調節鍵，記為k2、k3。其中k2的作用為增加時間，k3為減少時間。

（4）報警功能

系統內部程序存儲器中，自動將系統時鐘模塊運行的實時時間與定時時間進行對比判斷，在兩者一致的情況下，蜂鳴器警報響起，且根據需要的服用藥物種類，同時對應的LED發光二極管將持續閃爍。

本設計以STC90C516RD+單片機作為核心主控芯片，在本文中主要介紹系統復位電路以及內部振蕩電路的原理。其中LCD1602屏幕顯示模塊則負責時間、日期、藥物種類、用藥量等設置[4]，將簡單介紹其原理組成、指令時序。由LED發光二極管與蜂鳴器電路組成的聲光報警系統中，以蜂鳴器警報為主，LED則起到輔助報警功能。系統的基本原理為：各模塊驅動程序運行后，系統主程序調用單片機和按鍵掃描子程序，將掃描結果發送給系統數據更新程序，反饋給LCD1602液晶屏幕顯示模塊，從而實現按鍵的輸入信息顯示功能。在聲光報警電路中，程序將調用單片機細分讀取數據并輸入報警時間。

原理圖

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時間設置用三個按鍵完成，一個功能按鍵k1，兩個調節按鍵k2、k3，在屏幕時間顯示界面，按下功能按鍵后即可進入時間設置狀態，兩個調節按鍵k2、k3分別為時間增加1、減少1，最后按下功能按鍵直至退出設置狀態，時鐘開始工作。

藥品用量設置用四個按鍵完成，兩個功能按鍵，兩個調節按鍵。其中一個功能鍵作用為屏幕由時間顯示轉換到藥量顯示，另一個即進入、退出設置狀態。兩個調節按鍵分別為藥量增加1、減少1。

聲光報警系統中，停止蜂鳴器警報與LED發光二極管的閃爍需要使用到三個按鍵，分別對應三種藥物，按下即可停止；如果沒有按下相應按鍵，則將在一分鐘后，程序判定實時時鐘超過固定時鐘，即實時時間超過定時時間，判斷結果為時間不相等，系統自動退出報警程序。

系統結構

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藥盒系統的最小系統圖

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LCD連接方式

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LCD顯示屏指令表

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LCD屏操作時序

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除了復位電路模塊，在此次的單片機的應用系統中，按鍵鍵盤模塊部分也是不可或缺的。鍵盤是計算機全部操作中使用的輸入設備之一，通過用手指按壓鍵盤按鈕——通常按鈕上附有對應文字標簽，向計算機發送文字信號等。

鍵盤的開關主要有膜合開關、機械開關、電容無接點方式，其中，膜合開關和機械開關是完全數字的開關，只有觸點關閉或觸點打開兩種狀態。

本系統鍵盤電路共由8個按鍵按鈕組成，并根據4×2的格式進行布局焊接。

按下鍵帽時，內置的電路成為閉路，電流流動，作為電信號被編碼器讀取并作為數字信號輸入到單片機系統中。

本次系統所采用的是電磁式蜂鳴器，是利用電磁線圈對蜂鳴片的作用而發聲，相對于壓電式蜂鳴器，其運作時所需要的電壓較低。

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發光二極管是二極管的一種，與熒光燈、白熾燈泡等許多其他光源不同，LED會產生偏向特定波長的光。因此，有時由于不包含亮度所需要的波長的光，所以不能得到充分的效果。但LED結構簡單，可以大量生產，從而價格相對白熾燈、熒光燈較為低廉，在當今市場上被廣泛應用[5]。雖然LED對高溫缺乏耐受性，其半導體的材質有可能因電路產生問題而發生故障，但其由于不使用燈絲，重量輕且耐沖擊性強，由此可知壽命比白熾燈長。并且與需要穩定器的熒光燈相比，LED的電路比較簡單。

發光二極管與其他一般二極管一樣具有極性，在陽極上加正電壓用于陰極，即電源正極與發光二極管的正極相連，陰極同理，此時將該電路中的電壓稱為“正向下降電壓”。與一般將硅用作主原料的二極管相比，發光二極管的正向下降電壓高。

發光二極管連接圖

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?時鐘模塊

單片機中，具有處理時間和一定周期等形式的時間相關功能的是定時/計時器。本次設計采用的是DS1302時鐘芯片作為系統的定時/計時器，通過傳送多個字節的時鐘信號或RAM數據，對年月日期及時分秒進行計時。

時鐘信號是指在電子基板和半導體芯片等內部，為了使多個電子電路發送接收信號的定時一致，有規則地被刻上的電信號。通過這樣的信號使各電路的動作同步的方式稱為時鐘同步設計。信號的形式有幾種，但最簡單的時鐘信號每隔一定的時間切換高電壓和低電壓，將電壓從上升到下一個上升的時間（或從下降到下一個下降的時間）稱為“時鐘周期”，每單位時間的周期數 “時鐘頻率”。時鐘頻率越高，越能高速處理和收發數據。

時鐘信號是由內置水晶和陶瓷振子的時鐘振蕩電路發出的，通過專用的信號線提供給各電路。雖然基板上的芯片或電路根據單個時鐘進行操作，但是也可以僅在諸如CPU之類的特定芯片內以來自外部的信號的數倍的時鐘信號高速工作。

時鐘芯片原理圖

?藍牙模塊

無線通信主要是利用電波進行的電子通信，而使用電纜等作為傳輸線的通信稱為有線通信。藍牙是無線通信技術之一。使用超短波2.4GHz帶寬，無線連接近距離的數字設備[7]。

藍牙是一種只有小基礎和電池的小型輕量裝置，與Wi-Fi等無線LAN相比，價格與功耗較低，并且對于開發者來說具有較為容易理解的數據模型，在此基礎上可以自由擴展功能，應用于各種服務。

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系統軟件設計

系統主要模塊軟件設計結構

?系統主程序

當本系統主程序運行在不同階段時，在系統逐步完成各個功能模塊的初始化之后，將進入程序的循環狀態，即此時系統正在運行掃描程序。之后根據所需，按下鍵盤模塊上的按鈕，向系統輸入信息，于是系統內置的程序存儲庫中將信息命令判斷并執行，這些操作完成之后LCD1602液晶顯示屏將實時顯示輸入信息，同理可實現定時提醒、設定三種藥物的劑量。

主程序流程

?按鍵函數

系統中的八個按鍵分別具有不同的職能，以下主要介紹設置鍵k1、功能鍵兼調節鍵k2、k3、調節鍵k7、k8：

（1）設置鍵，當屏幕顯示實時時間時，按下即進入設置狀態，同理可退出設置狀態。

（2）在屏幕時間設置狀態下，k2作為調節鍵，起到時間增加1的作用；相反，未進入時間設置狀態時，k2作為功能鍵，按下即進入藥量顯示狀態，此時可對三種藥物的用量進行設置。同理，k3作為調節鍵時起到時間減少1的作用，作為功能鍵時可切換時間的顯示。

（3）調節鍵k7為藥量增加1，則k8為藥量減少1。

?中斷服務函數

在正常程序運行中，中斷處理作為CPU的硬件功能實現，強制中斷正常程序的執行。例如，從LED發光二極管閃爍這樣簡單的處理到在多任務操作系統中，有時必須停止程序的長時間運行。而在本系統時鐘模塊中，這種情況出現時將利用定時器中的中斷子函數進行處理。

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作品展示?

電路焊接完成得到單片機成品之后，經過對軟件程序的設置并燒入，硬件成品上的鍵盤模塊便可實現按鍵輸入功能，對LCD1602屏幕上的時間進行設置與時間的定時，以及對屏幕時間顯示內容進行切換顯示為三種藥品的用量界面，進行用量設置。完成以上步驟之后退出設置狀態，系統便會按照設定的數值進行工作，然后在運行時判斷是否啟動報警程序。

LCD1602液晶屏幕時間顯示界面如圖25所示，在當前顯示界面圖中，第一行為日期，其中THU為英文Thursday的縮寫，表示2022年4月13日為星期四；第二行為實時時間顯示，采用24小時制，其顯示分別為小時、分鐘、秒.

時間顯示 藥量顯示

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藍牙連接后的效果圖

?測試藥定時提醒功能

單片機實物上的鍵盤模塊按鈕按從左至右，先第一行后第二行的順序命名為k1、k2、k3、k4、k5、k6、k7、k8。

如圖28所示，按下k1或手機屏幕顯示上的“按鍵①”，進入設置狀態，，在此將單片機實時顯示時間設定為16:59:54（24小時制）

LCD屏實時時間顯示

?????????再次按下如上相同位置的按鍵，直至進入定時時間設置狀態，“SET TIME1”即第一次定時時間，在此將其設定為17:00。

?最后按下如上相同位置按鍵，直至退出時間設置狀態，此時按下k2或“按鍵②”后LCD1602屏幕顯示DRU1、DRU2、DRU3即三種藥物的用量。而后用同上的按鍵進入設置狀態。手機軟件顯示界面中， “藥量加”即k7、“藥量減”即k8。默認狀態下三種藥物用量均為零，需手動設置。到達定時時間時，用量不為一的情況下，聲光報警系統發出提醒警報。如圖30所示，將藥物一用量設定為3，藥物二用量為2，藥物三用量為1。最后退出設置狀態。

?定時時間到，根據設定，如圖31所示單片機上三盞LED燈閃爍同時伴隨蜂鳴器警報響起。同理，若設定需服用藥物種類用量僅為兩種或一種，則LED閃爍對應兩盞燈或一盞燈。

?按下k2切換LCD屏幕顯示藥物種類及用量；或如圖33所示，按下手機顯示屏幕上名為“按鍵②”的按鈕也能達到此目的。

手機“藍牙串口”軟件切換顯示藥量

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?完整代碼

#include "common.h" #include "DS1302.h" #include "lcd1602.h" #include "uart.h" #define UART_RX_BUF RX1_Buffer sbit LED1 = P3^2; sbit LED2 = P3^3; sbit LED3 = P3^4; sbit BEEP = P2^0; uchar sec, min, hour, day, month, week, year;sbit p_r=0; bit displayMode=0; uchar setn=0; unsigned char bobao = 0; unsigned char Dosage1=0; unsigned char Dosage2=0; unsigned char Dosage3=0; uchar tx1_shi = 8,tx1_fen = 0; uchar tx2_shi = 12,tx2_fen = 0; uchar tx3_shi = 19,tx3_fen = 0; uchar REMINDFLAG = 0x00; void Timer0Init(void) {TMOD |= 0x01;TL0 = 0x00; TH0 = 0x4C;ET0 = 1;TR0 = 1;EA = 1; };void write_week(uchar week) {lcd_write_com(0x80+12);switch(week) { case 1:lcd_write_data('M');lcd_write_data('O');lcd_write_data('N');break; case 2:lcd_write_data('T');lcd_write_data('U');lcd_write_data('E');break; case 3:lcd_write_data('W');lcd_write_data('E');lcd_write_data('D');break; case 4:lcd_write_data('T');lcd_write_data('H');lcd_write_data('U');break; case 5:lcd_write_data('F');lcd_write_data('R');lcd_write_data('I');break; case 6:lcd_write_data('S'); lcd_write_data('T');lcd_write_data('A');break; case 7:lcd_write_data('S');lcd_write_data('U');lcd_write_data('N');break;} lcd_write_data(' '); }void displayTime() { lcd_write_com(0x80); lcd_write_data(' '); lcd_write_data('2'); lcd_write_data('0'); lcd_write_data(year/10+0x30); lcd_write_data(year%10+0x30); lcd_write_data('-'); lcd_write_data(month/10+0x30); lcd_write_data(month%10+0x30); lcd_write_data('-'); lcd_write_data(day/10+0x30); lcd_write_data(day%10+0x30); lcd_write_data(' ');write_week(week); lcd_write_com(0x80+0x40+4); lcd_write_data(hour/10+0x30); lcd_write_data(hour%10+0x30); lcd_write_data(':'); lcd_write_data(min/10+0x30); lcd_write_data(min%10+0x30); lcd_write_data(':'); lcd_write_data(sec/10+0x30); lcd_write_data(sec%10+0x30); }void Run_DS1302(void) {v_W1302(0x8f, 0);sec = bcdtodec(uc_R1302(0x81)); v_W1302(0x8f, 0);min = bcdtodec(uc_R1302(0x83)); v_W1302(0x8f, 0);hour = bcdtodec(uc_R1302(0x85)); v_W1302(0x8f, 0);day = bcdtodec(uc_R1302(0x87)); 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displayDosage();} } if(!displayMode){ if(setn == 1){year++;if(year == 100)year = 0; Write_DS1302Init(year,month,day,week,hour,min,sec); nian_temp=2000+year; if((nian_temp%400==0)||((nian_temp%100!=0)&&(nian_temp%4==0)))p_r=1; elsep_r=0; displayTime(); lcd_write_com(0x80+4); lcd_write_com(0x0f); } else if(setn == 2) { month++; if(month==13) month=1; if((month==4)||(month==6)||(month==9)||(month==11)) { if(day>30)day=1; } else{if(month==2) {if(p_r==1) {if(day>29) day=1; }else{if(day>28) day=1; }}} Write_DS1302Init(year,month,day,week,hour,min,sec); displayTime(); lcd_write_com(0x80+7); lcd_write_com(0x0f);} else if(setn == 3) { day++;if((month==1)||(month==3)||(month==5)||(month==7)||(month==8)||(month==10)||(month==12)) {if(day==32) day=1;} else{if(month==2){if(p_r==1){if(day==30) day=1;}else{if(day==29)day=1;}} else{if(day==31)day=1; }}Write_DS1302Init(year,month,day,week,hour,min,sec);displayTime();lcd_write_com(0x80+10);

總結

以上是生活随笔為你收集整理的嵌入式单片机智能药盒设计（含代码）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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