摘要：现在的社会老龄化严重，老人遵守医嘱服药也已成为一个大问题。针对老人准时吃药这一问题，研究人员着手于设计了一种“智能药箱”。该智能药箱集成了多个功能模块，多方面去监督并提醒老人按时正确用药。它的主要功能分为几个部分：提醒功能、取药监督、记录吃药时间、对老人吃药是否及时做出反应、显示吃药信息等，本文就是在此基础上展开的。
关键词：药箱端功能设计；服务器功能设计；软件设计
智能药箱是以老人准时吃药作为出发点来设计，在准时吃药基础上，还需要做到及时提醒以及监督取药这两方面。为了能够保证老人吃药的准确性，单单使用闹钟是远远不够的。因此本设计增加了服务器来存储药物信息，取药信息，用于远程监督老人是否取药；增加显示提示老人吃药，防止老人吃错药；还需要时刻采集取药状态，监督老人按时取药，其系统构造图如1 所示。
图1智能药箱系统构造图
一、智能药箱端功能设计
智能药箱端的功能需要包括远程通信，闹铃提醒，闹钟设定，报警提醒， 人机交互界面设计，备用电源，信息存储，取药状态采集这几部分。下面对其中几个主要功能进行分析：
（1）网络通信：以太网采用的是 NC28J60 网络芯片，这个芯片自带一个SPI接口，而且兼容IEEE 802.3协议，ENC28J60 内部具有一个8KB的缓冲区，可以临时存放接收和发送的数据包。另外，它有两个引脚可以触发7个中断源，利用中断可以提高系统执行的性能。ENC28J60自带IP校验和计算，可以减少 SMT32 工作量，提高运行速度。
（2）液晶显示：它的功能主要是起到提示吃药信息的作用，对于智能药箱，液晶显示是必要的，它不需要多花哨，只要字体够大，让老人看清上面的字即可。基于这些因素本系统将采用带有中文字库的点阵图形液晶显示模块 LCD12864，LCD12864的显示分辨率是128*64，内置了一块字库芯片，存储了8190个16*16点汉字和128个16*8点ASCII码集。LCD12864供电电压范围广，有3.3V和5V两种典型电压，不需要额外增加电源电路。
（3）备用供电：由于数码产品全球化使用，锂电池以优异的性能在电池行业中脱颖而出，并得到广泛应用。但是锂电池寿命非常短、性能也非常不稳，如果使用不当，甚至会损坏系统，引起爆炸。所以锂电池的选择对智能药箱来说至关重要。锂电池在智能药箱上只是备用电池，一般情况下不使用，只有在突发情况，例如突然断电，才会给系统供电，维持系统正常运作。
二、服务器端功能设计
服务器端主要包括数据库与应用程序，数据库主要是对老人的取药状态，求助状态，各种药数量等进行记录。药箱端可以通过网络从远端数据库中获取信息，并将信息存于内部 flash中，药箱端也可以将信息发送给应用程序存储到数据库中；应用程序主要实现访问数据库，与智能药箱端连接通信，将接收到的数据进行数据进行处理，返回回复等功能。以前的智能药箱是没有网络这方便的涉及，也没有一个数据库去记录下用户用药的具体情况，可以这么说，前期的智能药箱在提醒功能上都是相对比较表象的。而服务器在智能药箱上的应用，一定程度上增加了它的实用性。
三、服务器端功能软件设计
程序包括模块的驱动与功能操作，驱动主要是硬件的驱动，每个模块只有在硬件驱动成功后，才能执行其余功能，下面来介绍模块的程序设计。
（1）闹铃提醒程序设计：STM32从TF卡中读取512字节数据，按顺序传输给VS1003进行音频转换和播放。然后，依次读取下一个扇区的512个字节进行播放。如果播放过程中检测到药箱打开，则停止闹铃并退出。
（2）USB 通信程序设计：USB通信程序需要配置三部分：CH376T 芯片的寄存器配置，SPI 配置，INT 中断配置。
（3）液晶显示程序设计：液晶主要是显示时间，吃药信息，闹钟信息，提醒等。主界面显示本地时间，当闹钟到时，界面显示“请及时吃药”提示语，如果打开药箱取药的话，隔 5 秒显示一种吃药信息。如果15分钟内未取药，那么界面恢复正常。
（4）报警电路程序设计：智能药箱与服务器之间每半小时需要药数目的校正，以便两者之间可以同步。当药箱内部药量不足时，就会触发蜂鸣器以示提醒。蜂鸣器采用是有源蜂鸣器，接通电流就会发声。
结语
本文对智能药箱设计出了整体框架，并最终完成了基于 STM32 的智能药箱系统的硬件与软件设计。经过实际调试，药箱端能够准确的进行闹铃提醒，记录下取药信息，并实时与服务器端进行网络数据传输；MFC 应用程序也能够实现与智能药箱 USB 通信、修改和获取智能药箱网络参数与编号。服务器端的应用程序可以成功访问数据库，并对数据进行处理，并能实时与药箱端保持通信。整个系统性能稳定、网络数据传输准确。
参考文献：
[1]朱慧，罗佳，黄志刚，老年人取药器之无障碍设计研究，北京；2006.
[2]胡辉,李叶紫,胡力平. 单片机原理与应用[M].北京:中国水利水电出版社 2007.
[3]王雪丽.“空巢”老人健康问题的研究现状及对策探讨[J].解放军护理杂志 2011.
注：本文由“省级大学生创新创业训练计划项目”改编 项目编号：201610488032
论文作者:杨雁飞,蒋思懿,魏子玄,李晴
论文发表刊物:《电力设备》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/10
标签：药箱论文; 智能论文; 老人论文; 取药论文; 闹铃论文; 信息论文; 功能论文; 《电力设备》2017年第27期论文;