论文总字数：23002字

目 录

1. 引言 1

1.1 课题应用背景 1

1.1 单片机的发展 1

1.3 本课题的设计思路 2

2. 系统方案及原理 3

2.1 系统设计的目标 3

2.2 微控制芯片的选择与论证 3

2.3 显示模块的选择与论证 3

2.4 无线模块的选择与论证 4

2.5 万年历的选择与论证 5

3. 硬件设计 6

3.1 控制模块 6

3.1.1 MSP430系列单片机的特点 6

3.1.2 MSP430单片机的主要功能 7

3.1.3 MSP430单片机的最小系统 7

3.2 重力传感器 8

3.2.1 重力传感器简介 8

3.2.2 重力传感器电路 9

3.3液晶显示接口电路 9

3.4 万年历电路 10

3.4.1 时钟芯片简介 10

3.4.2 时钟芯片与单片机的连接 10

3.5 开灯电路 10

3.6 蜂鸣器提醒模块 11

3.7蓝牙传输 11

3.7.1蓝牙技术简介 11

3.7.2蓝牙模块与单片机的连接 11

4. 软件设计 12

4.1 软件开发环境简介 12

4.2 系统总体流程图 12

4.3 蓝牙数据传输软件设计 13

5. 实物制作与调试 14

5.1 电路板焊接与调试 14

5.2 实物调试 14

5.2.1液晶电路的调试 15

5.2.2 发送端电路的调试 16

5.2.3 接收端电路的调试 17

5.2.4 蓝牙模块控制的调试 17

6. 总结与展望 19

6.1 总结 19

6.2 展望 19

参考文献 20

致谢 21

附录1：总电路原理图 22

附录2：硬件实物图 23

附录3：部分源程序 24

一种非医模式下智能给药装置的设计

陆凯杰

，China

Abstract：In this paper, the design and Realization of the intelligent medicine box system based on MSP430 MCU. The system is composed of a single chip microcomputer control chip, gravity sensor, calendar sensor, Bluetooth module, buzzer and so on hardware constitute and using the three sensor detection kit of storage capacity, the accurate time, real-time medication instruction tips. Button circuit can be convenient to change the current time, change the time to take medicine. The main function of the design, when the medicine storage is insufficient, will drive the buzzer alarm. When the time to take medicine or receive a reminder of the medication, the buzzer will alarm. Intelligent cabinet system is proposed in this paper has advantages of low power consumption, high stability and prompt intelligence. Compared with the traditional medicine cabinet, convenient use, step to enhance the medicine use of comfort, and is sublimation of the medicine cabinet design concept.

Key words: Single chip microcomputer; Human body induction; Acoustic control module; Optical module

引言

智能化的电子设备在我们的日常生活中随处可见。蒸汽机的发明带来是工业革命，电子技术的发展带来的是信息革命。电子科学技术应用于社会生产以及社会生活的方方面面已经是时代的主流和趋势，衡量一个国家的综合国力和发展潜力，电子技术的有效转化率很重要。好的技术应用到实际生活才是王道，电子科学学科是经济社会发展的基石。电子科学的发展水平从一定意义上来说也能够代表着一个国家的现代化发展水平。随着中国现代化进程的不断推进，在工业、农业等方面都对电子科学提出了更高的要求，电子科学与人民的生活密不可分，间接的促进了电子科学的发展。

21世纪信息化和智能电子越来越普遍，人民的生活产生了显著地变化，越来越多的电子智能化设备正慢慢地进入到普通百姓的家庭，从方方面面改变着人民的生活，更加方便、智能的电子设备正不断提升人民对电子设备的认知。人们对生活的需求逐渐提高，智能家居这一新兴的概念正在悄悄的走进我们的日常生活。

1.1 课题应用背景

现在许多智能家居早已被大家普遍使用，智能药箱就是其中的一个新兴的产品。

我国经济的不断高速发展对我们产生了天翻覆地的变革。在更注重节能减排，绿色生活的今天，智能药箱肯定会越来越受到人们的欢迎，既能保证正常的使用，又能充分的做到节能和智能，深受人们的喜爱。生活智能已经是大势所趋，智能家居在未来的几年将会成为家居市场的主题。

1.1 单片机的发展

单片机，顾名思义单片计算机，就是集成在一个很小的芯片片的计算机。计算机大家应该都不会陌生，计算机的普及率逐年的升高，现在的生活工作基本已经离不开这个机器了。正常的一台计算机的组成可能有主机、显示器、键盘、鼠标、音响等，专业一点说，除了主机，其他的可以称为外设。就是外接的设备，没有这些设备主机一样可以工作，只不过我们并不知道他是否在工作，没有这些外设，我们也不能跟他进行人机交互。但是主机里面的东西，非专业人员可能就不是很感兴趣了。这部分才是计算机的核心。一台主机主要由CPU、内存条、硬盘、显卡、声卡等。显卡和声卡其实也是可以归为外设。最核心的部分应该就是CPU、内存、硬盘了。单片机的机构其实跟计算机是很相似的，虽然只有那么一小片，俗话说，麻雀虽小，五脏俱全。单片机虽然体积不大，差不多只有一个橡皮的大小，但是却很有内涵，它的里面有CPU、内存、硬盘。这么说可能不是很精确，但是实际的功能完全可以理解成这个样子的。

单片机怎么工作，单片机的工作不像基本的数字电路那样，接上电源就可以直接工作了。单片机跟计算机一样，除了结构的一样之外，工作的机制也是一样的。他需要软件，需要程序才可以。我打开电脑如果没有装软件的电脑，可能用处很小，如果一个电脑都没有装系统，那么基本可以说是，无法使用的，所以硬件电路只是系统的载体，真真在里面运行的，是程序本身。单片机的最大的特点就是单片机是智能的硬件设备。他的智能性也可以反映出需要程序的写入，这样，单片机才能遵循人为的意图工作。他虽然没有自己的思维，但是却有着人类的思维在里面。不同的单片机代码格式不同，识别的语言不同。大都兼容C语言的。C语言是高级语言，并不是机器语言，单片机也是不能识别的，所以必须要有一个专门的软件来实现高级语言到机器语言的转变过程。这个过程就是编译，这个过程的实现实在编译软件里面实现的。所以单片机的工作离不开上位机软件。有了电路，有了程序。单片机才可以正常的工作。

单片机的具体工作方式，一个单片机是不可以完成复杂的工作的，就跟只有一台主机一样，也不可以日常使用。单片机的工作也需要外接各种设备。常见的外接设备有显示、输入、按键、驱动、声音等，LED灯是最简单的显示设备，只不过显示的信息量很少，只能显示一位二进制信息，例如LED灯亮表示1，灭表示0。但是如果用多个LED等共同组成一个阵列，那就可以显示很多信息了，就如本设计的内容，是使用LED来显示一个汉字的。复杂一点的显示外设还有液晶显示器，手机的屏幕、电脑的屏幕，计算器的屏幕都是这样的设备。输入的设备大都是按键，这个是最常用的人机交互的设备了，键盘也是一种按键输入的设备，只是按键多了也是可以组成阵列的。结合液晶显示、按键输入、单片机，就可以实现一个基本的计算器了。虽然简单了点，但是这个就是单片机最基本的应用了。当然单片机的应用远远不止这些。加上其他的传感器，就可以实现更复杂的系统。例如加上温度传感器，单片机就可以作为一个温度检测系统来工作，再加上加热装置，就可以作为一个温度控制系统来使用了。由此可见单片机的应用具有很强的灵活性和高效性。并且日后的升级改装也是相当的简单。

1.3 本课题的设计思路

本课题研究是采用MSP430单片机为核心的智能给药系统，通过时间芯片模块来采集时间信号；通过重力感应传感器，来感知药品是否的充足；通过一个蜂鸣器来提醒人们吃药；本设计还具有蓝牙传输的功能，可以远程控制药提示吃药，除了具有提醒吃药的功能，本设计还引入了智能家居的概念。手机APP可以直接通过蓝牙传输控制板子上面的LED灯亮灭。系统总体框架图如图1-1所示：

图1-1 系统的总体结构框图

系统方案及原理

2.1 系统设计的目标

在现实生活中，大部分的药箱功能相当单一，基本只是作为一个储物的装置来使用的。药箱的使用附加值很难实现。使用也很不智能。本设计旨在设计一款智能药箱的系统。结合电子技术的发展，实现功能的扩展和飞越。临床医学表明按时吃药，规律吃药对于病情的康复至关重要。生活当中，大部分患者可能因为工作生活得原因忘记吃药，这对病情的好转产生了很不好的影响。本系统集合万年历芯片和纽扣电池，实现了到点提醒和断电走时的功能。本设计还增加了远程控制提醒吃药的功能。为家人的关心有增添了一份爱。以人为本，利用科学，生活更美好。

2.2 微控制芯片的选择与论证

方案一：以往通常会选C51单片机作为微控制器，其具有众所周知的优点，首先其制作的成本低；其次，出现较早，具有着久远的历史，因此，大量有价值的资料可供我们参考，而且资料查找的途径也非常多。C51单片机从出现以来，始终受到市场的喜爱和关注，后来由此衍生很多系列产品，从而可以从侧面看出51单片机具有很高的性价比。但是该单片机亦有一些不足，构造比较陈旧过时，配置不够高端。另外，通常使用的51单片机的IO口数量不是很丰富，是不可以应用于大型的项目中。不能够满足对全系统技术需求的情况限制了该单片机的使用范围。

方案二：与C51单片机对比， 显而易见MSP430单片机具有高性能与低功耗的优点。首先，十六位的数据处理能力是C51单片机不止两倍的关系，很大程度上提升了单片机的性能，内部哈弗总线构造使代码执行的速度提升到很高的档次。其次，其增强了单片机内外设置，具有十六个含有中断功能的IO口，自身配置十二位模数转换器，捕捉定时器，UART接口等。由于本设计需要定时器，综合两个单片机的性能，MSP430能够达到本课题的要求。最关键的是，MSP430的功耗很低，在非动态状态时几乎不需消耗能量，本次课题是在节能理念前提下的研究课题，因此对于能量消耗的要求应尽可能的低。若在本次设计中选MSP430单片机作为微控制器，可以满足我们课题的需求。虽然该单片机价格比C51贵很多，但是MSP430的性价比非常高。

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