基于单片机的助老智能药盒设计

2024年南通理工学院大学生创新创业训练计划项目，  项目编号：XDC2024061

项目名称：家用助老智能药箱

通讯作者简介：成亚云 1990-9 女 汉族 江苏南通人 硕士 任职于南通理工学院 讲师 研究方向：智能控制 机电一体化

第一作者简介：杨维星 2004.4 男 汉族  学生 南通理工学院机械工程学院（智能制造学院）机械电子工程专业

摘要：我国老龄化问题日益严峻，老年群体因记忆力衰退导致的漏服、错服药物现象普遍存在。传统药盒依赖人工操作，难以满足老年人精准用药需求，易引发健康风险。本文设计的助老智能药盒以STC89C52单片机为核心，集成LCD1602液晶显示模块、红外反射传感器芯片、WT588D-20SS语音芯片及GA6-B mini GPRS/GSM短信提醒模块，可分类存储药品和定时提醒病人服用药物及发送短信功能。该系统通过自动化服药管理，有效降低老年人用药差错率，提升慢性病患者的服药依从性，为其独立生活提供安全保障，助力构建老龄化友好型社会。

关键词：单片机；助老；智能；药盒

随着我国老龄化进程加速，老年群体因记忆力衰退导致的漏服、错服药物问题日益突出[1]‌。传统药盒依赖人工操作，存在服药时间管理不精准、药物余量监测缺失等问题，易引发健康风险‌。针对这一需求，本文设计了一款基于单片机的助老智能药盒，通过集成芯片实现智能化用药管理，降低安全风险。

1 硬件设计

本系统以STC89C52芯片为控制中心，用户可通过按键设定服药时间、药品类别及剂量规格，并通过LCD液晶显示屏实时更新显示配置信息。当到达预设时间时，对应时段的LED指示灯自动点亮，同时触发语音合成模块播报用药提示信息。为构建闭环监测机制，在药仓门框处设有红外光电探头，若系统在提醒后30分钟内未检测到仓门开启信号，将自动激活GSM通信模块，向预设联系人发送包含时间戳的用药异常告警信息。控制系统原理图见图1。

1.1单片机最小系统设计

单片机的最小系统电路通常是由晶振、复位和电源电路所组成，电源电路是对系统供电，复位电路则是将单片机里面所拥有的程序调整到最开始的状态，而晶振则是为单片机提供时钟。三者相辅相成，让单片机正常高效的工作。

1.2液晶显示模块设计

屏幕显示采用LCD1602液晶显示屏实现，液晶显示模块微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧、使用方便，可应用于智能药盒的人机交互显示功能。字符型液晶是一种用5*7点阵图形来显示字符的液晶显示器，根据显示的容量可以分为1行16个字、2行16个字、2行20个字等。

1.3语音播报模块设计

选用的语音处理模块WT588D-20SS芯片功能强大，能够重复擦写，它内部的音频处理器，处理速度快，音质好，满足播报语音要求[2]。该芯片通过微控制器控制，通过一线串口模式读写。

1.4红外传感器模块设计

选用TCRT5000红外光电传感器作为药盒开闭状态监测单元，其工作原理基于红外反射式测距机制。传感器内部的红外发射管持续发射调制光信号，当药盒处于闭合状态时，发射端与反射面的距离超出有效检测范围，接收端光敏管因未接收到足量反射光子而维持截止状态，此时信号输出端保持3.3V高电平；当药盒被开启时，发射管与遮挡物的间距进入有效检测区间（通常≤8mm），接收端光敏管受反射光强触发进入饱和导通状态，输出端随即产生0.5V以下的低电平信号[3]。该电平跃变过程同步触发传感器状态指示灯亮起，系统通过实时采集该数字量信号，可精确判断药盒开闭状态并记录用药动作时间节点，为后续的服药行为提供可靠的判断基础。

1.5GSM模块设计

通过P3.0（RXD）和P3.1（TXD）串口与SIM800L GSM模块建立通信链路。当红外传感器持续30分钟未检测到药箱开启信号时，单片机触发AT指令控制流程，调用内置DS1302时钟芯片记录的精确时间，生成“用药异常”告警。

2 软件设计

首先，主控板通电后各模块初始化，检查是否能够正常工作，要先进行初始化，然后对液晶屏显示的时间进行判断，如果没有错误，可通过按键对病人服用药品时间以及服用药品数量进行设置。如果显示有错误，就要对初始时钟进行调整，直到初始时钟没有显示错误。对病人服用药物的时间，种类以及剂量设置没有问题后，等待到达设定的时间，语音播报温馨提示，提醒病了吃药时间到了，播报所服用药物的种类与剂量，并且将相关信息显示在液晶屏上。设计了五个按键，其中两个键位为选择按键，选择时钟调整与定时闹钟和药片服用量参数调整。另两个按键是分别对时钟、闹钟和药片的加减调节。还有已吃药按键，按下这个按钮就代表病人已服用药品，暂时不用提醒。如病人未按时吃药，则GSM模块发出短信提醒。

结束语

本文设计了以 STC89C52单片机为主控制器的智能药盒控制系统，控制方式灵活。智能药箱未来将在现有用药提醒和监测功能的基础上，可进一步贴近用户的生活需求。比如，加入健康数据监测模块，通过内置传感器自动记录用户每天的血压、睡眠质量等基础健康指标，结合用药时间分析药物效果，给出个性化的用药建议[4]。当检测到用户连续熬夜时，会自动调整清晨的用药提醒时间，避免过早唤醒。同时，未来的智能药箱还能支持与家庭智能设备联动——到点服药时，客厅的智能音箱会同步播放语音提醒，卧室的智能灯也会缓缓亮起柔光。对于独居老人，子女还能通过手机随时查看父母的用药记录和健康趋势，遇到异常情况时，药箱不仅能通知家属，还能自动联系社区医疗站。这些升级让药箱不再只是“定时器”，而是真正成为家庭健康管理的小助手。

参考文献

[1]田光龙，朱锐，蒋欣鹏，卢宝奇.基于STC15F2K60S2单片机的智慧药箱设计[J].中国科技信息，2021（19）：56-58.

[2]于丽丽，雷声媛.基于单片机控制的新型智能电子药箱的设计[J].电子测试，2021（14）：25-26+17.

[3]邬宗鹏，陈西忍，武卫华，刘正扬，李健.温情助老药箱的设计与制作[J].机械工程师，2021（03）：39-41+45.

[4]徐凤芹，吕思斌，刘春景.家用老人智能药箱易用性设计研究[J].赤峰学院学报（自然科学版），2019，35（03）：65-67.