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基于STM32单片机智能药盒定时吃药喂水蓝牙APP设计

news 2025/8/21 14:12:10

1 系统功能介绍

随着现代医疗水平的提升和人们健康意识的增强，越来越多的人需要长期规律性地服药。然而在实际生活中，很多人因工作繁忙、记忆疏忽而出现漏服或错服药物的情况，这不仅影响治疗效果，甚至可能危害身体健康。针对这一问题，本文设计了一款 基于 STM32 单片机的智能药盒。该系统结合了 定时提醒、LED 指示、蜂鸣器报警、到位检测、蓝牙通信 等功能，并配套 手机 APP 实现远程交互，能够显著提升用户的服药依从性。

系统功能概述如下：

定时提醒功能：通过 APP 端设定 3 个吃药时间点，当到达设定时间时，单片机控制相应药盒底部的 LED 灯点亮，同时蜂鸣器发出报警提示。
开盒检测功能：每个药盒盖子上安装了到位开关，当用户打开药盒后，开关触发信号传输给单片机。
信息反馈功能：开盒动作通过蓝牙模块传输到手机 APP，用户或家属可以实时查看是否按时服药。
人机交互功能：用户可在 APP 上灵活设置服药时间，APP 显示每天的吃药记录和提醒信息。
多药盒管理：系统支持 3 个药盒的独立管理，可以分别设定不同的服药时间，适合需要多种药物同时管理的患者。
扩展性强：本系统可进一步扩展到更多药盒、加入语音播报或联网功能，以实现更智能的健康管理。

该智能药盒设计具有 提醒及时、交互便捷、信息可追溯 的优点，特别适合老年人、慢性病患者等需要长期服药的人群。

2 系统电路设计

整个系统的硬件电路由 STM32 单片机电路、LED 灯电路、到位开关检测电路、蜂鸣器电路、蓝牙模块电路、电源电路 六部分组成。

2.1 STM32 单片机电路

核心作用：STM32F103C8T6 作为主控芯片，负责定时功能管理、LED 控制、蜂鸣器驱动、开关状态检测以及蓝牙数据通信。
选型理由：STM32F103C8T6 性能稳定，带有丰富的定时器和串口接口，能满足定时提醒和蓝牙通信的需要，同时拥有足够的 I/O 口用于连接 LED、按键和蜂鸣器。
电路特点：
- 串口用于与蓝牙模块通信；
- GPIO 用于驱动 LED 灯和检测开关信号；
- 另一路 GPIO 控制蜂鸣器报警。

2.2 LED 灯指示电路

功能：药盒底部安装的 LED 用于提示用户哪个药盒需要取药。
电路设计：每个 LED 与限流电阻串联后接到单片机 GPIO，由程序控制其亮灭。
特点：视觉直观，用户看到对应药盒 LED 亮起即可取药。

2.3 到位开关检测电路

功能：检测药盒是否被打开。
电路原理：在药盒盖子处安装微动开关或霍尔开关，用户打开药盒时，开关状态变化，单片机检测到该信号。
作用：用于确认用户是否按照提醒取药，并将结果反馈到 APP。

2.4 蜂鸣器报警电路

功能：在定时时间到达时，蜂鸣器发出声音，配合 LED 灯增强提醒效果。
电路特点：采用有源蜂鸣器，由 STM32 GPIO 控制，输出高电平时蜂鸣器响。
优点：相比 LED 灯，声音提示更容易引起用户注意，尤其适合老年人。

2.5 蓝牙模块电路

功能：实现药盒与手机 APP 之间的无线通信。
模块选择：常用 HC-05 或 HC-06 蓝牙串口模块，支持与 STM32 串口通信。
电路设计：
- TXD → STM32 RXD
- RXD → STM32 TXD（必要时加电平转换）
- VCC 接 5V，GND 接地

2.6 电源电路

功能：为整个系统供电。
电路特点：
- 使用 5V 电源输入，通过 AMS1117 等稳压芯片输出 3.3V，为 STM32 和蓝牙供电；
- LED 与蜂鸣器由 5V 供电。

3 程序设计

程序设计部分主要包括 主程序、定时管理模块、LED 控制模块、开关检测模块、蜂鸣器模块、蓝牙通信模块。

3.1 主程序逻辑

主程序主要负责初始化外设，并在主循环中处理定时任务和蓝牙通信。

#include "stm32f10x.h"
#include "lcd.h"
#include "led.h"
#include "beep.h"
#include "switch.h"
#include "bluetooth.h"
#include "timer.h"uint8_t medicine_status[3] = {0,0,0}; // 记录三个药盒是否已取药
uint8_t medicine_time[3] = {8,12,20}; // 默认定时时间（小时）int main(void)
{LED_Init();Beep_Init();Switch_Init();Bluetooth_Init();Timer_Init();while(1){Timer_Check(medicine_time, medicine_status); // 检查是否到吃药时间Switch_Check(medicine_status);               // 检测药盒开关Bluetooth_Task(medicine_status);             // 蓝牙数据处理}
}

3.2 定时管理模块

定时模块用于判断是否到达预设的吃药时间，如果到时，则点亮相应 LED 并启动蜂鸣器。

void Timer_Check(uint8_t *time_set, uint8_t *status)
{uint8_t now = Get_Current_Hour(); // 获取当前时间（RTC 提供）for(int i=0; i<3; i++){if(now == time_set[i] && status[i] == 0){LED_On(i);Beep_On();}}
}

3.3 LED 控制模块

void LED_On(uint8_t index)
{switch(index){case 0: GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0); break;case 1: GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_1); break;case 2: GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_2); break;}
}void LED_Off(uint8_t index)
{switch(index){case 0: GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0); break;case 1: GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_1); break;case 2: GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_2); break;}
}

3.4 开关检测模块

用于检测药盒是否被打开，若检测到开盒，则关闭对应 LED、停止蜂鸣器，并标记已服药。

void Switch_Check(uint8_t *status)
{if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0) == 0) // 药盒1{status[0] = 1;LED_Off(0);Beep_Off();Bluetooth_Send("Box1 Opened\n");}if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_1) == 0) // 药盒2{status[1] = 1;LED_Off(1);Beep_Off();Bluetooth_Send("Box2 Opened\n");}if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_2) == 0) // 药盒3{status[2] = 1;LED_Off(2);Beep_Off();Bluetooth_Send("Box3 Opened\n");}
}

3.5 蜂鸣器模块

void Beep_On(void)
{GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_10); // 假设蜂鸣器接PB10
}void Beep_Off(void)
{GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_10);
}

3.6 蓝牙通信模块

蓝牙模块负责与手机 APP 进行通信，传输药盒开启状态和接收定时设置信息。

void Bluetooth_Task(uint8_t *status)
{if(Bluetooth_ReceiveFlag){char *cmd = Bluetooth_Read();if(strncmp(cmd,"SET",3)==0)  // 例如指令：SET 8 12 20{sscanf(cmd,"SET %d %d %d",&medicine_time[0],&medicine_time[1],&medicine_time[2]);Bluetooth_Send("Time Updated\n");}}// 每次更新状态给 APPchar msg[32];sprintf(msg,"Status:%d%d%d\n",status[0],status[1],status[2]);Bluetooth_Send(msg);
}