基于STM32的智能手表藥箱設(shè)計

王惠麗　劉志偉　劉穎　孫澤豪　趙滕

摘 要：闡述了一種基于STM32的智能手表藥箱，主要服務(wù)于老年人群體。該智能手表藥箱主要由儲藥盒裝置、GSM/GPS模塊、液晶顯示模塊等構(gòu)成。在儲藥盒裝置中提前裝入少量急救藥品，將其佩戴于老人腕部，日常作為手表使用，當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)疾病時，老人可從儲藥盒裝置中取出藥品服用，并按下求救按鈕，系統(tǒng)將GPS定位信息通過GSM以短信息形式傳送給指定監(jiān)護人，從而解決老人及時救治的問題，具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：智能手表藥箱 ；STM32；GPS；GSM

中圖分類號：TH789 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.09.023

當(dāng)前智能可穿戴設(shè)備領(lǐng)域發(fā)展迅速，隨著我國逐步進入老齡化社會，與老年人健康相關(guān)的智能醫(yī)療服務(wù)產(chǎn)品將擁有龐大的市場。近年來，常出現(xiàn)老年人獨自外出或一人在家身體突發(fā)病狀無法及時服藥或送醫(yī)的情況，導(dǎo)致發(fā)生的事件逐漸增多，為了避免這類慘劇的發(fā)生，必須從老年人健康安全防護入手，研發(fā)出適合老年人的智能穿戴設(shè)備。正是從以上實際情況出發(fā)，本文設(shè)計了一種智能手表藥箱。該智能手表藥箱可存儲少量藥品，平時作為手表使用，突發(fā)緊急情況下可發(fā)出報警信息，從而解決老年人及時救治的問題。通過普及這款智能手表藥箱，可大大降低老年人因為突發(fā)疾病時得不到及時救治的概率，打造老年人新的健康醫(yī)療服務(wù)方式。

1 智能手表藥箱系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)

該智能手表藥箱工作過程為：使用前需要提前裝入少量急救藥品，并將其佩戴于老年人腕部，日常作為手表使用，具備普通手表功能，操作方便簡單。當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)疾病時，老人可從儲藥盒裝置中取出藥品服用，并按下求救按鈕，系統(tǒng)將GPS定位信息通過GSM以短信息形式傳送給指定監(jiān)護人，確保第一時間通知到家人，從而解決老人及時救治的問題。

該智能手表藥箱主要由STM32單片機作為中央處理器、同時包括儲藥盒裝置、GSM/GPS模塊、液晶顯示模塊、供電模塊、功能鍵、USB接口等部分構(gòu)成，如圖1所示。

供電模塊采用鋰電池，為中央處理器、GSM/GPS模塊、液晶顯示模塊等提供電源。供電模塊內(nèi)部的可充電鋰電池可以通過microUSB2.0接口充電。該USB接口還可以作為調(diào)試用接口使用。儲藥盒裝置作為單獨機械機構(gòu)，不受中央處理器單元的控制，只作為存藥使用。功能鍵通過信息觸發(fā)裝置連接中央處理器。觸摸顯示屏通過總線連接至中央處理器。

該智能手表藥箱外觀如圖2所示，包含電源啟動功能鍵、緊急求救功能鍵、觸摸顯示屏、儲藥盒裝置、手表帶。

2 智能手表藥箱系統(tǒng)設(shè)計

2.1 儲藥盒裝置機構(gòu)設(shè)計

儲藥盒裝置與智能手表藥箱控制系統(tǒng)無關(guān)，在系統(tǒng)中主要負責(zé)藥品存儲。如圖3所示，所述的儲藥盒裝置包括儲藥盒6、兩頭帶鉤的鋼絲7、滑塊8、滑槽9、分離塊10、彈簧11、滑塊的凸起12、儲藥盒的凹槽13。儲藥盒6與滑塊8通過儲藥盒的凹槽13與滑塊的凸起12相配合連接在一起；彈簧11提供滑塊運動的拉力；滑槽9和分離塊10控制兩頭帶鉤的鋼絲7的運動路徑；兩頭帶鉤的鋼絲7連接滑塊8，并與滑槽9結(jié)合控制 滑塊的位置。當(dāng)儲藥盒6進入時，帶動滑塊8下移，原來位于槽內(nèi)的兩頭帶鉤的鋼絲7開始上移；當(dāng)移動到滑槽9頂部時，受到分離塊10的影響，兩頭帶鉤的鋼絲7變斜，又受到彈簧11的影響，移動到分離塊10上部的小凹角內(nèi)。把儲藥盒6按進裝置中，藥盒鎖住。當(dāng)再次被按下時，兩頭帶鉤的鋼絲7移向右側(cè)的滑槽9，兩頭帶鉤的鋼絲7順利回到底部，儲藥盒6自動彈出。儲藥盒裝置安裝在藥盒手表側(cè)面，能夠儲存少量藥品，當(dāng)需要服用急用藥時，可以按壓儲藥盒6，取出事前放于藥盒中的急用藥品。

2.2 智能藥箱功能單元設(shè)計

2.2.1 STM32單片機

STM32系列單片機是意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用設(shè)計的ARM Cortex-M3 32位的RISC內(nèi)核。其中，STM32F103VET6型號單片機具有64k RAM，512k Flash，100引腳LQFP封裝，處理速度可達72 MHz，其ROM和RAM也是目前同類型板載主芯片中容量最大的。具有2個12位的ADC、3個通用16位定時器和1個PWM定時器，還包含標(biāo)準(zhǔn)和先進的通信接口：多達2個I2C和SPI、3個USART、一個USB和一個CAN，工作電壓范圍為2～3.6 V，支持觸屏控制，其外設(shè)完全滿足本系統(tǒng)的功能要求，因此，本系統(tǒng)采用STM32F103VET6作為中央處理器。

2.2.2 GPS/GSM模塊

GPS/GSM模塊選用的是芯訊通（SIMCOM）無線科技公司的SIM808模塊，該模塊為GSM+GPRS+GPS+藍牙功能組合模塊，采用SMT封裝緊湊設(shè)計，電源電壓為3.4～4.4 V，可節(jié)省開發(fā)時間和應(yīng)用成本。SIM808模塊電路原理如圖4所示。如圖4所示將STM32單片機的串口PA2、PA3、GND分別與SIM808模塊的RXD、TXD、GND接口相連，STM32單片機通過串口向SIM808模塊發(fā)送AT指令，從而完成GPS定位和GSM短消息發(fā)送功能。

當(dāng)按下緊急求救功能鍵后，STM32單片機立即通過串口發(fā)送AT指令至SIM808模塊，從而獲取當(dāng)前GPS位置信息。然后再將位置信息通過串口發(fā)送AT指令至SIM808模塊，通過GSM模塊將短信息發(fā)送給指定的人員。表1中列出了GPS功能開發(fā)中主要使用的AT指令及模塊返回值。本系統(tǒng)不僅支持中文短信，也能發(fā)送英文短信，因此，采用PDU模式開發(fā)了GSM模塊的短消息功能。SIM808模塊集射頻電路和基帶于一體，提供標(biāo)準(zhǔn)的AT命令接口，為數(shù)據(jù)、語音、短消息等提供快速、可靠、安全的傳輸。圖5為發(fā)送處理短消息的流程圖。

2.2.3 顯示模塊

顯示模塊采用TFT式顯示屏， 其規(guī)格為320×240的2.2寸真色彩液晶觸摸屏，具備4位電阻式觸摸功能。其特點為具有專用的觸摸屏控制IC，可減少MCU負擔(dān)，可通過CPU IO口經(jīng)開關(guān)電路完全關(guān)閉LCD供電，包括背光和驅(qū)動IC，可降低功耗。板子背面通過測試點引出SPI總線及其他沒有用到的IO口，方便開發(fā)。

3 結(jié)束語

本文將傳統(tǒng)藥箱功能與現(xiàn)代智能信息技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計了一種適合于老年人使用的智能手表藥箱裝置。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，STM32單片機、GSM/GPS技術(shù)應(yīng)用到位，功能電路實現(xiàn)較好，系統(tǒng)性能良好、穩(wěn)定，較好地完成了設(shè)計指標(biāo)。該系統(tǒng)成本低、實用性和可操作性強，打造了老年人新的健康醫(yī)療服務(wù)方式。

參考文獻

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〔編輯：張思楠〕