樂山師范學院物理與電子工程學院 李嘉成 余 江 賴碧云 唐竟淇 李 茜 周 昊

1 序言

伴隨人年齡的增長，身體也會隨之變差。所以大多數(shù)的時候，老人身體會出點狀況，需要吃藥來維持身體健康。家中子女可能又迫于工作壓力，常常沒有辦法時刻照顧，而人一旦上了年紀，記憶力也會隨之衰退，這就存在老人忘記吃藥的問題。

如今科技飛速發(fā)展，智能產品也逐步進入人們的視野。通過以單片機以及語音芯片為核心，設計了一款語音用藥提醒器。通過預先設定時間，以及預先錄制的語音，就可以完成對老人進行服藥提醒和用藥指導。系統(tǒng)操作簡單，一鍵式錄制，定時播放；體積小，方便攜帶。

2 系統(tǒng)的總體設計方案

本系統(tǒng)根據(jù)任務設計要求，大致由以下幾部分構成：1)電源模塊，2)主控芯片模塊，3)液晶顯示模塊，4)時鐘模塊，5)溫度模塊，6)錄音模塊。

系統(tǒng)的主體分成三個部分:一是系統(tǒng)時間的確定,這是錄音提醒的基準;二是提醒信息的錄入和播放控制,這是系統(tǒng)的核心目標;三是溫度傳感器對溫度的采集,這是系統(tǒng)的附加功能。

3 設計原理

本系統(tǒng)利用主控芯片MK60DN512VLL10來控制各個模塊。其中，時鐘模塊采用時鐘芯片DS1302，其數(shù)據(jù)處理后用來做系統(tǒng)的實時時間，根據(jù)這個系統(tǒng)時間進行定時設置等；溫度模塊采用DS18B20溫度傳感器，先將其改裝成溫度計，然后用于測量人體體溫；錄音模塊采用ISD4004芯片，用于錄制及播放提醒信息；液晶顯示模塊使用1.8寸的TFT液晶顯示屏，用來顯示包括時間、體溫以及基本的用藥信息。

4 硬件方案設計

4.1 液晶顯示模塊的設計

市面上可供選擇的顯示屏有很多種，如LCD1602、LCD12864、OLED顯示屏、TFT液晶顯示屏?？紤]到本系統(tǒng)設計面向的群體為老人，要求液晶顯示屏的亮度好，對比度高，層次感強，顏色鮮明，屏幕大。OLED顯示屏和TFT液晶顯示屏都是不錯的選擇，但是市面上屏幕尺寸差不多大的屏幕，OLED屏價格稍貴些。綜合這些問題，最后選擇了TFT液晶顯示屏。如圖1所示。

4.2 時鐘模塊的設計

時鐘模塊原本可以用MK60DN512VLL10內部自帶的RTC做實時時鐘，考慮到掉電時間就必須重新設置，這樣比較麻煩。因此，我們選用了DS1302時鐘模塊。它不僅價格低廉、使用方便，而且因為有后備電源的緣故，即使在掉電的情況下，也能保持時鐘的繼續(xù)運行。如圖2所示。

圖1 TFT液晶顯示模塊原理圖

圖2 時鐘模塊原理圖

4.3 溫度模塊的設計

溫度模塊采用的是DS18B20，這個部分是系統(tǒng)拓展的一個功能?？紤]到會有用戶需要測量自己的體溫，我們就利用這個模塊設計了溫度計。首先，因為DS18B20輸出的是數(shù)字信號，而且它測溫精度高，抗干擾能力強，這也就為做成溫度計提供了有力的保障。如圖3所示。

圖3 溫度模塊原理圖

圖4 錄音模塊原理圖

4.4 錄音模塊的設計

根據(jù)任務要求的錄音時間要足夠長，且播放后的聲音比較自然清晰等。錄音模塊選用的是ISD4004錄音芯片，它是美國ISD公司生產的產品，其最大的特點就是記錄聲音無需A/D轉換和壓縮，采樣值直接存儲在片內閃存中。如圖4所示。

圖5 程序流程圖

5 軟件方案設計

系統(tǒng)中的每個模塊，都是通過程序設計來實現(xiàn)其預期功能的，下面簡單介紹系統(tǒng)中各個模塊的程序設計思路。

首先，根據(jù)時鐘芯片DS1302、溫度芯片DS18B20以及錄音芯片ISD4004的時序，讓它們正常工作。然后，再進行定時設置，用戶可以根據(jù)需要更改這個時間。錄音芯片將其內部儲存分成三段，每段錄音時間有3至5分鐘，足夠用戶將提醒信息錄制完全。最后，將設置的定時時間與錄制的語音信息聯(lián)系起來，即定時時間一到就播放相應的提醒語音。時間、溫度以及提醒信息都會在TFT上進行顯示。

另外，提醒語音會循環(huán)播放，直至用戶自己按下暫停按鍵。我們也采用了多級顯示，第一次使用時，需要將提醒時間、提醒信息錄制好，方可啟動系統(tǒng)。程序流程圖如圖5所示。

6 系統(tǒng)總結

經過多次硬件和軟件的調試，系統(tǒng)最終能實現(xiàn)預期效果。用戶能夠自己設定任意時間來作為提醒時間，并且還可以預先設定用藥信息，便于和語音提醒消息同步觀看。錄音是一鍵式錄音，按下錄音鍵即開始錄音，按下停止鍵，即錄音停止，操作簡單方便。使用1.8寸TFT液晶顯示，色彩鮮艷，對比度高且界面友好，用戶能夠方便的查看溫度、時間及用藥信息。