智能药盒设计

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1、智能药盒设计单片机嵌入式系统软硬件设计摘要随着社会的发展和人们生活水平的提高，人们对生活的健康质量也追求越来 越高，为了方便老年人吃药，结合当前智能药盒蓬勃的发展状况，本文介绍了一 种基于单片机的家庭用智能药盒的设计。首先，本文介绍了此系统所涉及的硬件 的结构和工作原理，主要包括STC90C51单片机、LCD1602液晶和单片机的定 时/计数器。其次，介绍了系统硬件的模块化设计思想。在第一部分着重介绍了 单片机的各项参数、内部结构、引脚功能， LCD1602 的硬件电路、显示原理和 各项命令，定时/计数器和蜂鸣器原理的简单介绍。在第二部分则系统地介绍了 各模块之间的运作模式和工作流程。当系统检

2、测到有时间设置功能键或用药设置 功能键有输入时，进入关中断调时及设置状态，之后开中断并按下定时键记录当 前设置的时间及用药量的值。在调节好系统时间之后，系统时间向前运行的过程 中不断将系统实时时间与记录时间作比较，两者相等时发出警报并显示所设置的 用药量，一分钟后系统实时时间与记录时间不在相等则自动退出提醒，如此实现 每天四次用药及每次四种用药服用量的提醒，比较适合普通家庭使用。关键词：智能药盒； STC90C516； 时钟； 1602 显示目录摘要 1Abstract 错误！未定义书签。1 绪论 41.1 选题目的和意义 41.2 目前智能药盒的现状 42 系统总体方案设计 52.1 设计要

3、求 52.2 总体设计思路 52.3 系统结构设计 73 硬件电路的设计 83.1 单片机最小系统 83.1.1. STC90C51RC/RD+系列单片机简介 83.1.2. 晶振电路113.1.3. 复位电路123.2 显示电路 133.3 键盘电路 153.4 蜂鸣器报警电路 153.5 发光二极管电路 163.6 定时模式装入初值的计算174 结论 19致谢201 绪论1.1 选题目的和意义很多老年人随着年龄的增长，都有健忘的毛病，对于这些老年人来说在生病的时候甚至 是日常生活中按时吃药是一个难题，如果需要在不同时间吃不同的药，几乎很难独立完成， 这次的结课论文题目所指的智能药盒就是针对

4、这些老年人所设计的，是一种为了方便老年人 服药而设计的药物存储容器，它可以更好地管理高龄人群吃药麻烦的问题，根据对老年人每 天吃药的时间进行定时，来实现一天内对老年人每天三次或更多次的定时提醒，提醒使用者 服用多种药物中的一种或多种，以帮助人们改掉不按时吃药的坏习惯。1.2 目前智能药盒的现状现状是刚刚起步，主要针对老年人，但随着对这种刚性的市场需求认识的加深，市场一 定会迎来一个发展热潮。一开始出现的便携小药盒，造型简单，容量小，不能满足人们的需求，于是，随即又发 展出现了大容量且功能齐全的药盒。随着逐渐更新完善，发展出现了造型多样的全新设计的 人性化智能电子药盒，易操作，能定时，更简单。为

5、更多人带来了便利。电子药盒不仅用于 收纳不同的药片，还可以放置保健品，这样也就拓展了电子药盒的消费对象，扩大了消费群 体，提升电子药盒的使用价值。以前大多电子药盒的电路通常由分立的数字电路器件组成，不仅功能单一， 而且重量和体积都较大，特别是功耗大，提高了使用成本，因而具有很大的局限 性。所以更加智能的电子药盒成为新的需要。近几年，随着单片机技术的快速发展，以单片机为核心的大规模集成电路在各种产品 中得到了极其广泛的应用。而以单片机为核心的数字电路正是由于具有功能丰富，体积小， 功耗低等优势，符合电子药盒这一产品的特点，具有极大的市场潜力和开发价值。一切科技都是为了服务人们更好的生活。鉴于目前

6、不少老年人苦于用药的合 理管理和定时服用，智能的药品管理系统正是大众所需。近几年，随着单片机技术的快速发展，以单片机为核心的大规模集成电路在 各种产品中得到了极其广泛的应用。而以单片机为核心的数字电路正是由于具有 功能丰富，体积小，功耗低等优势，符合电子药盒这一产品的特点，具有极大的 市场潜力和开发价值。针对目前的现状，设计一种家庭用智能药盒，本设计是以 STC90C516 单片 机为核心，并与键盘输入和 1602LCD 液晶显示屏相结合的自动按时提醒控制系 统，有较高的应用价值和现实意义。2 系统总体方案设计2.1 设计要求利用STC90C516单片机、8个按键、LCD1602液晶显示屏、蜂

7、鸣器、LED发 光二极管等设计一个家庭用智能药盒。该系统硬件部分由单片机最小系统、按键 电路、液晶显示电路、声光报警电路组成，系统能完成时间的实时显示、每天四 次定时、每次用药四种药用量提醒的功能。系统基本功能如下：（1）显示采用 LCD1602 显示实时时间、用药量、 调设信息显示等。（2）定时时间与用药量的设定 系统须实现每天四次时间的定时，每次用药时须对四种药做出用量的提醒，通过 6 个按键完成，1 个功能键，1 个调节键，4 次定时对应的 4 个定时按键。（3）实时时间调节实时时间通过另外 2 个按键进行调节，其中之一为功能键，另一个为调节 键。（4）报警功能实时时钟运行到定时时间时，

8、LCD1602显示此次用药量，蜂鸣器响起，LED 闪烁，提醒用药时间到。2.2 总体设计思路本设计采用模块化设计的方法，以STC90C516RD+单片机为核心设计一种家 庭用智能药盒。系统采用单片机为主控芯片，结合单片机最小系统所必须的上电 复位电路，内部晶振电路，采用电源模块为整个系统提供稳定直流电源，采用单 片机芯片提供的定时器设计系统时钟， LCD 显示模块负责时间及其他参数的的 显示，语音模块接收单片机发送来的信号完成声音信号的提醒， LED 发光二极 管配合语音模块的蜂鸣器起到辅助的报警作用。在程序的设计问题上，以单片机 内部资源为核心，调用程序存储区的各个模块的驱动程序，通过单片机

9、的引脚对 系统中其他模块资源进行驱动和调用，通过主程序调用按键扫描子程序和 LCD1602 数据刷新程序，将按键模块和 LCD1602 联系起来，使得按键的输入信 息可以实时地显示在 LCD1602 液晶屏上，程序调用 LCD1602 读数据的子程序， 并运算判断是否进入报警时间，进入到报警时间时，将之前设定的用药的信息刷 新到 LCD1602 上，并通过作用单片机管脚，驱动蜂鸣器发声和 LED 发光二极管 发光，起到必要的报警功能。系统基本原理如图 2-1 所示：图 2-1 系统原理图本 系 统 采 用 STC90C516RD+ 作 为 单 片 机 最 小 控 制 系 统 的 核 心 ， S

10、TC90C516RD+是STC90C51系列单片机的一种；采用LCD1602液晶屏作为显 示器件；以单片机内部定时器中断作为系统时钟。系统通过单片机实现对各个系统模块的协调控制，由单片机检测2+2+4 共 8 个按键的 输入，并将输入信息实时显示在LCD1602上。定时设置通过 6 个按键完成，1 个功能键，1 个调节键，4 次定时对应的 4 个定时按键，功能键按下后，即可通过调节键调节，随按下功能键次数的不同， 完成对时间和用药量六个值的设定，最后一次按下功能键，并按下 4 个定时按键 的其中一个，LED发光二极管闪动，以确定定时按键确实被按下，则记录此时各 参的值，表示一次定时操作结束，则

11、时钟继续向前运行。定时设置完成后，对系统始终时间做出调整。由 2 个按键完成，一个是功能 键，一个是调节键，按下功能键，即可对时间作出调整，随功能键按下次数不同， 分别对分钟数和小时数作出调整，调整结束后，最后一次按下功能键，时钟开始 运行。系统利用单片机的定时器运行实时时钟，由单片机检测此时实时时间是否与 4 个定时时间之一相等。实时时钟运行到定时时间时， LCD1602 显示此次用药量， 蜂鸣器响起，LED闪烁，提醒用药时间到，一分钟后，实时时钟越过定时时间, 实时时间与定时时间不再相等，则系统自动退出报警程序。2.3 系统结构设计系统结构由 STC90C516 单片机、2+2+4 键盘、

12、电源、晶振电路、复位电路 LCD 显示、蜂鸣器电路、发光二极等几部分构成。系统结构如图 2-2 所示：图 2-2 系统结构图3 硬件电路的设计3.1 单片机最小系统单片机最小系统主要由 STC90C516 单片机、晶振电路、复位电路等构成 单片机最小系统如图 3-1 所示：vccC3PL.0(ADI)PCIPL2(AD21P0.2PL3(AJIJP23P3.4CT0(AJ2JP2.4(AHJPX5EA.VPP(AUjP2_7 XTALIXTAL2VCCGNDRST(RXD)m (TXD)PJJPS RD)ALEPROCiPSENSTC9X5L6GND图 3-1 单片机最小系统电路图311 ST

13、C90C51RC/RD+系列单片机简介STC90C51RC/RD+系列单片机是宏晶科技推出的新一代超强抗干扰、高速、 低功耗的单片机，指令代码完全兼容传统805 1 单片机，12 时钟机器周期和 6 时 钟机器周期可以任意选择。内部集成 MAX810 专用复位电路，时钟频率在 12MHz 以下时，复位脚可直接接地STC90C51RC/RD+单片机中包含中央处理器(CPU)、 程序存储器(FLASH)、数据存储器(SPAM)、定时/计数器、UART串口、I/O接口、EEPROM、看门狗等模块。STC90C51RC/RD+系列单片机几乎包含了数据 采集和控制所需要的所有单元模块，可称得上一个片上系

14、统。1、增强型 6 时钟/机器周期，12 时钟/机器周期 8051 CPU。2、工作电压：5.5V-3.8V （5V 单片机）/3.6V-2.0V （3V 单片机）。3、工作频率范围：0-40MHZ，相当于普通8051的080MHz，实际工作频 率可达 48MHz。4 用户应用程序空 4K/6K/7K/8K/10K/12K/13K/16K/32K/40K/48K/56K/61K/ 字节。5、片上集成1280字节/512/256字节RAM。6、通用I/O 口 （35/39个），复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉（普 通 8051 传统 I/O 口）。 P0 口是开漏输出，作为总线

15、扩展用时，不用加上拉电阻， 作为 I/O 口用时，需加上拉电阻。7、ISP （在系统可编程）/IAP （在应用可编程），无需专用编程器/仿真器， 可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，8K程序3-5秒即可完成一片。8、EEPROM 功能。9、看门狗。10、内部集成MAX810专用复位电路，外部晶体12M以下时，可省外部复 位电路，复位脚可直接接地。11、共3 个 16 位定时器/计数器，其中定时器0 还可以当成 2 个 8 位定时器 使用。12、外部中断4路，下降沿中断或低电平触发中断，Power Down模式可由 外部中断低电平触发中断方式唤醒。13、通用异步串行口（UART）,还可用定时器软件实现多个UART。14、工作温度范围：0-75C/-40-+8