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2024年7月13日发(作者：)
Intelligent Processing and Application
DOI
：
10.16667/.2095-1302.2023.06.029
基于STM32和物联网技术的智能药盒设计
董鸿宇，李佳睿
（
防灾科技学院
，
河北 三河 065201
）
针对人口老龄化日益严重
，
老年人易出现忘记按时服药的问题
，
设计开发一款基于STM32单片机和
摘 要：
物联网技术的智能药盒设计
。
该系统以STM32为智能药盒的核心
，
结合舵机驱动
、
串口屏
、
语音模块以及蓝牙模
块等构成
。
通过舵机控制各个小药仓门的自动开合功能
；
通过串口屏展示各种常用信息以及设置选项
，
同时显示当
前时间
；
通过设置药品的服用时间
，
当到达预定时间时将通过语音模块提醒服药
；
通过蓝牙模块实现手机控制
。
所
设计智能药盒能有效防止年轻人不按时吃药或忘记吃药
，
解决高龄人群吃药麻烦
、
记不住药品用量的问题
。
STM32单片机
；
物联网技术
；
智能药盒
；
服药提醒
；
串口屏
；
CAN通信
；
蓝牙通信
关键词：
TP393 A 2095-1302
（
2023
）
06-0108-03
中图分类号：文献标识码：文章编号：
0 引 言
近年来
，
我国人口老龄化日益严重
，
人们对健康观念也
日益重视
，
然而很多老年人随着年龄的增长
，
逐渐有了健忘
的毛病
。
目前不少老年人苦于用药的合理管理和定时服用
。
通常子女作为监护人容易因为工作忙等原因
，
导致难以对老
人服药状态做到细致的监督
；
易出现忘记服药
，
重复服药
，
以及服错药物剂量等问题
，
便会导致严重的后果
。
智能药盒是一种刚刚起步的智能产品
，
主要针对老年人
，
智能药盒为药物提供保存环境并为人们提供提醒服务
，
将成
为一个很具有现实意义和使用价值的项目
。
但就目前市场上
的智能药盒来看
，
还有许多尚未完善的功能与弊端
。
主要有
以下三点
：
大多电子药盒的电路经常由分立的数字电器件组
成
，
功能单一
；
重量和体积都比较大
，
特别是功耗大
，
提升
了使用成本
，
具有很大的局限性
；
提醒设置不方便
，
不利于
长辈使用
。
而本文设计的智能药盒操作简单并具有剩余药量检测
、
服药提醒
、
自动出药的功能
；
安卓APP可以实现对药盒所
有设置提醒信息的上传
、
时钟自动同步等功能
。
该设计将有
效解决老人漏服
、
错服
、
多服的问题
，
并及时发现药物短缺
，
为老人的服药状态提供安全保障
[2]
。
[1]
据等功能
。
产品集智能化
、
简易化
、
现代化
、
实用化于一体
，
可随时调控用药时间与频率
，
设置用药种类
，
能够有效地帮
助所需人群解决在服药方面带来的不便
，
并养成良好的按时
服药习惯
[3-4]
。
基于STM32和物联网技术的智能药盒的总体结构如图1
所示
。
图1 智能药盒的总体结构
控制模块
：
负责药仓的打开关闭
。
通信模块
：
负责单片机与传感器
、
单片机与APP间的通
信数据间的传输
。
串口屏模块
：
实现人机界面交互功能
。
提醒模块
：
发出提示声音
，
定时提醒用户服药
。
软件APP
：
用于同步药盒信息
，
可也设定药物类型及提
醒时间
。
2 系统硬件设计
为了满足此智能药盒操作简单
、
安全性高
、
实用性强
的基本需求
，
在硬件设计中尽可能选择功耗小
、
性能稳定
、
使用寿命长的集成电路
。
本系统硬件平台的设计主要包括
：
STM32主控芯片
、
仓门控制模块
、
CAN通信模块
、
蓝牙通
信模块
、
串口屏模块
、
语音播报模块
、
电源模块
。
本文选取
主控模块
、
CAN通信模块
、
蓝牙通信模块
、
串口屏模块进
行说明
。
1 系统总体设计
智能药盒的设计以STM32为智能药盒的核心
，
配备有
微型步进电机及其驱动控制芯片
、
扬声器等功能模块
。
采用
串口屏实时监控服药时间
、
药物缺少提醒等功能
，
同时基于
Android系统开发手机 APP
，
完成辅助监控
，
并同步用药数
收稿日期
：
修回日期
：
2022-08-05 2022-09-20
108
物联网技术
2023
年
/
第
6
期
Intelligent Processing and Application
2.1 主控模块
主控模块以STM32单片机为核心
。
主控芯片为
STM32F411CEUx
，
具有512 KB的ROM
，
128 KB的SRAM
，
以及连接到2个APB总线
、
2个AHB总线和1个32位总
线的各种增强型I/O和外设多AHB总线矩阵
。
在100 MHz
的工作频率下运行
，
背部预留有焊接SPI闪存芯片的位置
，
可以增加更多的空间用来记录数据或储存文件
。
开发板上
有一个Type-C接口和一个3.3 V 100 mA的LDO稳压器
。
STM32F411单片机具有高性能
、
低成本
、
低功耗的优点
，
以
及出众的控制和通信
，
非常适合低电压
、
低功耗的应用场合
。
STM32F411单片机主控模块如图2所示
。
2.2 CAN通信模块
每个药盒模块内都有32位芯片
，
模块之间通过触点连接
，
采用CAN通信的方式
。
图2 STM32单片机
CAN 总线是德国 Bosch 公司在80年代初为解决现代
汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的
一种串行数据通信总线
，
它是一种多主总线系统
，
通信
介质可以是双绞线
、
同轴电缆或光导纤维
，
通信速率
[5]
可达1 Mb/s
。
CAN通信协议帧共有数据帧
、
远程帧
、
错误帧
、
过载
帧和帧间隔5种
，
本文选取的是标准格式的数据帧
[6]
。
标准
数据帧格式如图3所示
。
图3 CAN通信标准数据帧结构
模块之间触点包括用于实现对模块内MCU和仓门舵机
进行供电的2个供电触点
，
以及实现模块间CAN通信的2个
通信触点
。
模块化药盒触点定义如图4所示
。
2.3 蓝牙通信模块
智能药盒通信技术采用蓝牙模块
，
与其他通信模块相比
，
蓝牙模块可连接多个设备
，
具有成本低
、
稳定性好等特点
。
本系统使用JDY-23蓝牙透传模块
，
模块如图5所示
。
该模
块基于蓝牙5.0
，
工作频段为2.4 GHz
，
最大传输距离为60 m
。
交互功能
。
人机界面
（
Human Machine Interaction, HMI
）
是
指人与机器之间进行信息传递
、
交互的媒介和对话接口
，
实
现了信息的机器内部形式与人类可接受形式之间的转换
[7]
。
串口屏内置RTC时钟模块
，
带有纽扣电池为时钟模块供电
，
保证掉电后时间不重置
。
使用屏幕供应商提供的工具进行编程
，
实现人机界面
[8]
。
开发工具如图6所示
。
人机界面如图7所示
。
图4 药盒模块化触点定义 图5 蓝牙模块
图6 串口屏开发工具
该蓝牙模块与主药盒模块的STM32芯片相连接
，
通过
串口传输数据
。
蓝牙连接至手机端后
，
通过手机APP完成药
品提醒的设置工作
，
将设置数据通过蓝牙发送至STM32芯
片
，
STM32芯片将数据转发向串口屏幕
，
实现手机端设置
，
智能药盒同步的功能
。
2.4 串口屏模块
药盒主模块采用一片4.3寸IPS触摸串口屏
，
在屏幕上
编写代码实现例如设置提醒时间
、
定时提醒等各种人机界面
图7 人机界面展示
通过串口屏幕提供的界面
，
可以实现药品名称的输入和
设置提醒时间
。
设定界面展示如图8所示
。
2023
年
/
第
6
期
物联网技术
109
Intelligent Processing and Application
（
3
）
同步智能药盒数据
添加设备提醒
，
点击添加到药盒
，
选择要添加的药盒位
置后点击确认
，
将会通过蓝牙提醒设置上传至智能药盒中
，
同时通过服务器
，
上传至数据库
[9]
。
上传数据界面如图12
所示
。
同步智能药盒数据如图13所示
。
图8 设定界面展示
到达预定时间后
，
通过屏幕和扬声器进行服药提醒
，
通
知用户药物位置
、
药物名称及服药种类
，
并且将开仓门指令
通过串口发送到STM32单片机
，
自动打开对应仓门
。
效果
如图9所示
。
图12 上传数据至药盒
图9 提醒状态展示
图13 同步智能药盒数据
3 系统软件设计
本文设计的智能药盒
，
可通过串口屏或手机APP端设置
药品提醒时间
、
每次服药药量
、
药品名称等信息
。
到达设定
时间后
，
会通过手机APP和药盒发声同步提醒
。
该药盒采用
模块化设计
，
可以在主药盒基础上安装多个药盒
，
实现更多
药品的管理
。
（
1
）
蓝牙通信模块
打开APP界面
，
系统提示打开手机蓝牙
，
搜索智能药盒
设备
，
绑定当前账户
。
视觉引导界面如图10所示
。
4 系统实现
基于STM32及物联网技术的智能药盒设计实物图如
图14所示
，
图中
：
A为STM32F411CEUx单片机
；
B为串口屏
；
C为蓝牙模块
；
D为仓门控制模块
；
E为手机APP端
。
图14 智能药盒设计的硬件实物图
5 结 语
本文设计的智能药盒
，
为家庭药物管理提供了一种新的
解决方案
，
可以方便地解决用户的用药需求
，
设定提醒
，
防
图10 视觉引导界面
止错过吃药时间
，
一定程度上提高了用户的生活质量
。
采用
STM32+串口屏的开发方式
，
拓展性强
，
提供了友好的人机
交互界面
，
也便于后期增加其他功能
。
利用APP程序
，
方便
使用者设定服药时间以及同步数据记录
。
该系统实现了对药物使用的智能化及物联网化
，
将智能
产品融入到人们的生活当中
，
在物联网领域和智能家居领域
将成为一个具有现实意义和使用价值的项目
。
参考文献
（
2
）
药物提醒设置模块
可根据药品的使用方法设置服药量和服药的提醒时间
，
如图11所示
。
[1]崔兵
，
高筠.老龄化背景下适用于老年人的智能化医疗产品的设
计[J].商情
，
2013
，
7
（
11
）：
169-170.
图11 药物提醒设置模块
110
物联网技术
2023
年
/
第
6
期
（
下转第117页
）
Intelligent Processing and Application
2天
。
从5天缩短为
4.5 提高安全系数
智能燃气表智造工业物联网体系的构建
，
实现了对生产
作业过程中人员
、
设备的安全保障
，
具体如下
：
传统的生产制造设备需人工操作
，
操作
（
1
）
人员安全
：
人员易受心情
、
习惯
、
环境等因素的影响
，
存在较高的安全
风险
。
而采用智能设备与装置后
，
设备能够实现自动检测
、
故障报警等
，
降低了设备对人工现场操作的依赖
，
人员安全
得到了保障
。
设备能够实现自动检测与报警等功能
，（
2
）
设备安全
：
通过信息化可进行设备的自动点检
、
日常维护与保养
。
4.6 客户满意度
智能燃气表智造工业物联网体系的构建
，
实现响应周期
、
制造周期和订单交货周期的大幅缩短
，
提高了客户满意度
，
具体如下
：
采用信息化手段按单生产
，
订单响应及
（
1
）
响应周期
：
时
，
响应周期大幅缩短
。
从原材料采购
、
工艺设计
、
产品生产到
（
2
）
制造周期
：
入库
，
整个制造周期从5天缩短到2天
。
订单交货期从10天缩短为5天
。（
3
）
订单交货期
：
4.7 生产管理简便化
智能燃气表智造工业物联网体系的构建
，
所有制造过
程的信息和数据均通过传感网络传输到我公司管理平台的智
能制造管理系统进行集中管理
，
实现智能制造生产数据的汇
聚与融合
，
通过数据分析辅助管理者用户进行生产运营管理
决策
。
智造工业物联网体系
，
主要是基于信息体系
、
物理体系和功
能体系构建
。
该体系的建设
，
不仅完善了智能燃气表智造工
业物联网的理论体系
，
还大力推动了整个智能燃气表智造行
业理论研究的发展
，
在打造智能燃气表智造行业的标准化应
用过程中
，
发挥着促进作用
。
从短期来看
，
智能燃气表智造工业物联网体系的建设推
动了我公司由传统制造企业向服务型企业转型
，
而且使燃气
计量管理走向信息化
、
智能化和智慧化
。
从长远来看
，
智能
燃气表智造工业物联网体系的建设还带动着行业技术与服务
的进步的可持续发展
，
运行体系的标准化搭建
，
促进企业投
入更多的研发精力到技术创新上
，
进一步更好地解决人民群
众的痛点
、
促进公共事业生活便利
、
推动建设智慧城市
、
提
升居民幸福感等
。
参考文献
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2016
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36
（
3
）：
85-89.
5 结 语
本文以三体系智造工业物联网理论为基础
，
结合作者团
队智能燃气表智造工厂设计
、
开发经验
，
建设了智能燃气表
（
上接第110页
）
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王江
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8
）：
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作者简介
：
董鸿宇
（
2001
—），
男
，
山西阳泉人
，
研究方向为物联网技术
。
李佳睿
（
2002
—），
女
，
内蒙古鄂尔多斯人
，
研究方向为物联网技术
。
2023
年
/
第
6
期
物联网技术
117
版权声明：本文标题：219335446_基于STM32和物联网技术的智能药盒设计 内容由热心网友自发贡献，该文观点仅代表作者本人， 转载请联系作者并注明出处：https://m.elefans.com/xitong/1720824217a844833.html， 本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容，一经查实，本站将立刻删除。
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