畢業(yè)論文--智能藥柜的設(shè)計(jì)

1、?？茖I(yè)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：智能藥柜的設(shè)計(jì)系另ij:計(jì)算機(jī)工程系專業(yè)：年級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：指導(dǎo)教師:目前各犬醫(yī)院都在使用各式各樣的智能型藥柜。智能藥柜將現(xiàn)代信息化技術(shù) 和工業(yè)科技集合一身。它可以清楚地記載不同藥物的名稱、成分性狀、適應(yīng)癥、 規(guī)格用法用量以及用藥時(shí)間，降底了用藥錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)率，促進(jìn)了醫(yī)院向信息化發(fā) 展，使其服務(wù)更加人性化。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要基于單片機(jī)at89c52為核心的控制單元，通過射頻刷卡技 術(shù)、信息的讀取與輸岀、液晶顯示技術(shù)、數(shù)字技術(shù)等技術(shù)結(jié)合在一起實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的 處理，通過射頻刷卡rc522對(duì)病人信息進(jìn)行識(shí)別處理，處理后的數(shù)據(jù)送到單片 機(jī)進(jìn)行處理顯示，由lcd 1602液晶顯示

2、屏來對(duì)處理數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，液晶顯示效 果穩(wěn)定無閃爍，顯示的同時(shí)并發(fā)出“您好，請(qǐng)按時(shí)吃藥”的提示聲。關(guān)鍵詞：lcd 1602 at89c52射頻刷卡rc522abstractrecently, many major hospitals are using various intelligent medicine cabinet. the intelligent medicine cabinet combines the modern information technology and industrial technology together. it can record clearly th

3、e names of different drugs, component characteristics, indications, specifications, dosage and administration as well as time of medication use. at the same time, the risk of medication error is being decreased. the intelligent medicine cabinet helps the development of hospitals toward to informatiz

4、ation and makes the services more humanization.the design system considers scm at89c52 as the core control unit, using radio frequency card technology, information reading and output, liquid crystal display technology, digital technology and other technologies to process the data. we can use radio f

5、requency card rc522 to recognize and process the information of patients. processed data is delivered to scm and lcd 1602 will display the processed data. the effect of lcd is stability and flicker-free. meanwhile, it will emit "hello, please take medicine".key words: lcd 1602 ； at89c52 ；

6、radio frequency card ； rc522目 錄第1章引言11智能藥柜的概念11.2智能藥柜的研究背景和意義11.3國內(nèi)外智能藥柜的發(fā)展及成果2第2章系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)32.1設(shè)計(jì)要求32.2智能藥柜的實(shí)現(xiàn)功能32.3系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案比較與論證3第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)53碩件設(shè)計(jì)方案53.2單片機(jī)at89c52及其電路53.2.1 at89c52的主要特點(diǎn)53.2.2 at89c52 的引腳63.2.3單片機(jī)at89c52的電路73.3單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)73.4射頻讀卡電路設(shè)計(jì)83.5按鍵及蜂鳴器電路設(shè)計(jì)93.6語音播報(bào)電路設(shè)計(jì)103.7顯示電路設(shè)計(jì) 113.8總電路圖12第4章系統(tǒng)的軟件

7、設(shè)計(jì)134.1 keilc51 軟件介紹 134.2系統(tǒng)主程序軟件流程圖 134.3主程序14第5章實(shí)物調(diào)試與問題解決175.1 usb轉(zhuǎn)串口驅(qū)動(dòng)安裝175.2下載程序175.3實(shí)物焊接與調(diào)試17531實(shí)物焊接175.3.2實(shí)物調(diào)試185.3.3實(shí)物調(diào)試效果圖 18結(jié)論20致謝21參考文獻(xiàn)22附錄23第1章引言1.1智能藥柜的概念在這個(gè)日新月異計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)代產(chǎn)品越來越向信息化發(fā)展。因 此，在智能藥柜屮利用單片機(jī)系統(tǒng)完成對(duì)病人信息及新藥物信息的錄入、過期藥 物的警報(bào)提示、入庫藥物信息的分類存放、藥物的種類與數(shù)量信息實(shí)時(shí)檢查核對(duì) 等功能。醫(yī)院的醫(yī)療工作人員也可以使用這個(gè)智能藥柜系統(tǒng)傳送網(wǎng)

8、絡(luò)信息查詢藥 柜，對(duì)于屬于不同種類的藥品數(shù)據(jù)庫也可以通過遠(yuǎn)程管理來控制。醫(yī)療人員可在 操作平臺(tái)上通過用戶登錄來進(jìn)行存取藥物等命令的操作。醫(yī)院藥物的安全智能化 管理是對(duì)產(chǎn)品信息化的一個(gè)體現(xiàn)。智能藥柜的設(shè)計(jì)是產(chǎn)品人性化設(shè)計(jì)的體現(xiàn)，也是滿足人們的各種各樣的需要 為目的的技術(shù)人性化的創(chuàng)作產(chǎn)品。產(chǎn)品屮人性化設(shè)計(jì)是對(duì)人性的尊重，表現(xiàn)人文 關(guān)懷是時(shí)代進(jìn)步的標(biāo)志。智能藥柜中的智能系統(tǒng)會(huì)通過用戶輸入的命令進(jìn)行自動(dòng) 開啟藥柜抽屜、存取藥物位置的提示以及自動(dòng)關(guān)閉藥柜抽屜的動(dòng)作。功能的細(xì)節(jié) 以及藥柜的外部造型上的智能化會(huì)提高醫(yī)療人員的工作效率以及對(duì)工作的那份 熱情。1.2智能藥柜的研究背景和意義智能藥柜的使用在歐洲以

9、后10年的歷史之久，隨著后勤和醫(yī)療的發(fā)展而發(fā) 展的自動(dòng)化設(shè)備藥劑，主要用于制藥。在90年代初，與美國通過促進(jìn)信息和通 信技術(shù)的衛(wèi)生系統(tǒng)提供藥品信息和通信機(jī)器人技術(shù)，藥物條碼機(jī)，單劑量全自動(dòng) 包裝機(jī)以及自動(dòng)監(jiān)測配方機(jī)等，提高醫(yī)療救治的重點(diǎn)建設(shè)的安全性。主要集中在 徳國，法國，荷蘭等國家。2011“智慧”藥房（碩件、軟件、環(huán)境、流程-圍繞“合理用藥、安全用藥” 規(guī)劃設(shè)計(jì)“智慧”藥房）。中國式“智慧”藥房的體現(xiàn)。通過碩件設(shè)備合理分配, 例如門診藥房快速分配機(jī)、緊急藥房系統(tǒng)，自動(dòng)醫(yī)院藥房用單劑量分配機(jī)等等， 以便它自動(dòng)發(fā)布超過90%的工作的智能接入；通過優(yōu)化軟件如智能分配窗口的 原則，使藥師調(diào)配工作流

10、程，并部署安全進(jìn)程;利用“物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)調(diào)整智能化 和準(zhǔn)確化的技術(shù)設(shè)備；通過環(huán)境設(shè)計(jì)和規(guī)劃，能舒服的讓藥劑師工作。并幫助通 過藥丿占提供的碩件設(shè)施如智能藥架，無電源動(dòng)力軌道，使藥師的工作設(shè)施簡單方 便。提供咨詢家政服務(wù)，培訓(xùn)服務(wù)，并采取自動(dòng)調(diào)整裝置的優(yōu)勢，簡化藥師的工 作。通過建立監(jiān)控平臺(tái)之后，藥師可輕松使用匯款自動(dòng)化設(shè)備。由“醫(yī)藥支持服 務(wù)系統(tǒng)”，讓藥劑師學(xué)習(xí)和工作簡單化。學(xué)習(xí)平臺(tái)構(gòu)建自動(dòng)運(yùn)輸，促進(jìn)行業(yè)的健 康發(fā)展。1.3國內(nèi)外智能藥柜的發(fā)展及成果目前，陜?cè)旱拇蟛糠炙幤肥浅Ｓ玫囊话闼幤穬?chǔ)存柜和櫥柜，智能藥柜在美國, 歐洲的一些國家，是一個(gè)受歡迎的，便于系統(tǒng)管理，控制，以及減少人力的產(chǎn)品, 而且

11、i矢院其他信息和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)也能在一起聯(lián)網(wǎng)，大大提高了陜療效率。英國 生產(chǎn)的hsd的已經(jīng)在過程管理使用智能藥物柜，但該設(shè)備的復(fù)雜過程中，系統(tǒng)存 在不能定位和變化等缺陷，在臨床管理措施中，中國沒有大規(guī)模使用。隨著i矢學(xué) 技術(shù)的飛速發(fā)展，i矢療和智能藥柜管理的強(qiáng)勁需求，需要擴(kuò)展某些智能藥柜藥物 管理的研究設(shè)計(jì)。第2章系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)要求本設(shè)計(jì)以atmel公司的8位單片機(jī)at89c52為核心，使用lcd 1602字條液晶 做顯示器，射頻刷卡電路是以rc522為核心的射頻刷卡電路。lcd 1602液晶屏用于顯示持卡人信息，以及當(dāng)前時(shí)間是上午還是下午。rc522 射頻刷卡電路用于讀取射頻卡內(nèi)的信息

12、，并將數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)。使用isd1820 做語音播報(bào)電路，當(dāng)刷卡成功后播報(bào)一段提示音。2.2智能藥柜的實(shí)現(xiàn)功能1、智能藥柜分為上午和下午兩個(gè)時(shí)間段，由一個(gè)按鍵控制，初始為上午再 按一下按鍵則顯示為下午。2、假設(shè)病人需要上午和下午各吃一次藥，則需要在上午和下午兩個(gè)時(shí)間段 分別進(jìn)行兩次刷卡，來取藥吃藥。3、病人使用手中的射頻卡在智能藥柜上刷卡，對(duì)病人信息進(jìn)行識(shí)別讀取， 并在lcd 1602液晶屏上顯示時(shí)間和病人的姓名。4、最后病人根據(jù)智能藥柜上的提示燈，手動(dòng)打開相應(yīng)的藥柜取出藥品。5、如果病人沒有按時(shí)刷卡吃藥，則會(huì)有一個(gè)延遲警報(bào)來提醒病人刷卡吃藥, 當(dāng)病人聽到警報(bào)聲時(shí)會(huì)刷卡取藥，警報(bào)聲消除。2.

13、3系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案比較與論證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，對(duì)于每個(gè)模塊電路所實(shí)現(xiàn)的具體功能來設(shè)計(jì)智能藥柜的 方案有以下兒種：1、方案一時(shí)鐘警報(bào)：此方案利用時(shí)鐘警報(bào)功能按時(shí)提醒病人吃藥，簡單方便，可以利用單片機(jī)控 制時(shí)鐘信號(hào)，按時(shí)發(fā)出警報(bào)提示聲。由此設(shè)計(jì)出的智能藥柜系統(tǒng)，硬件部分簡單, 并且再軟件編程時(shí)極大減少了程序量，在電路結(jié)構(gòu)上只有一個(gè)簡單的時(shí)鐘警報(bào)模 塊。此方案缺點(diǎn)是：由于硬件部分太過簡單，雖然可以實(shí)現(xiàn)智能藥柜的基本功能, 但是不能實(shí)現(xiàn)外部數(shù)據(jù)的輸入，無法根據(jù)實(shí)際情況應(yīng)用到各大醫(yī)院和醫(yī)療機(jī)構(gòu)， 只能單純的應(yīng)用到個(gè)人的生活。2、方案二:在方案一的基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展，增加一個(gè)射頻刷卡的裝置，增加外界對(duì)單片 機(jī)

14、內(nèi)部的數(shù)據(jù)設(shè)定，使智能藥柜實(shí)現(xiàn)射頻刷卡的功能。此方案設(shè)計(jì)的智能藥柜，可以實(shí)現(xiàn)射頻刷卡功能，但是單純的刷卡功能只能 起到一個(gè)身份識(shí)別的功能，不能顯示出病人的基本信息和吃藥的時(shí)間，對(duì)于智能 化三個(gè)字體現(xiàn)的不是很充分。3、方案三:考慮到要充分體現(xiàn)智能化三個(gè)字，對(duì)射頻刷卡的信號(hào)和時(shí)間信號(hào)進(jìn)行處理 時(shí)，要有顯示方面的工具對(duì)輸入的信息進(jìn)行輸出顯示（lcd顯示器）。添加了 顯示器不但體現(xiàn)了智能化，而且滿足設(shè)計(jì)要求，病人可以清楚的看到信息、時(shí)間 等相關(guān)內(nèi)容，當(dāng)需要增加擴(kuò)展功能時(shí)可以通過切換液晶顯示界面的方式來實(shí)現(xiàn)。 還有當(dāng)病人沒有按時(shí)吃藥時(shí)，蜂鳴器會(huì)響起警報(bào)，提醒病人到點(diǎn)了該吃藥了，病 人刷卡取藥，警報(bào)聲隨之

15、消除。對(duì)于以上三種方案的優(yōu)異點(diǎn)，智能藥柜在設(shè)計(jì)時(shí)全面的考慮了系統(tǒng)的實(shí)用性 及成本的可行性，選用第三方案作為最終設(shè)計(jì)方案。此方案設(shè)計(jì)的智能藥柜核心 原理：當(dāng)?shù)搅顺运帟r(shí)間時(shí)，單片機(jī)控制時(shí)鐘信號(hào)發(fā)出警報(bào)提醒病人吃藥，病人聽 到提示聲手持射頻卡在智能藥柜上進(jìn)行刷卡；反之則會(huì)有蜂鳴警報(bào)響起，提醒病 人刷卡吃藥并隨之停止警報(bào)聲，刷卡的信息輸入到單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行識(shí)別處理，再 通過lcd 1602液晶顯示器將信息顯示出來。第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3. 1硬件設(shè)計(jì)方案硬件電路由以下幾部分構(gòu)成，語音播報(bào)電路、液晶顯示、單片機(jī)最小系統(tǒng)電 路、射頻讀卡電路、按鍵電路。如圖3-1所示：3. 2. 1 at89c52的主要特點(diǎn)a

16、t89c52是一個(gè)低電壓，高性能cmos, 8位單片機(jī)具有8k字節(jié)的閃存是可 擦寫只讀存儲(chǔ)器的程序和256字節(jié)的數(shù)據(jù)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（ram）,器件釆用高 密度生產(chǎn)，atmel內(nèi)存技術(shù)非易失性，兼容標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令，8位屮央處理器與 單元閃速存儲(chǔ)器，at89c52 mcu有廣泛的在電子工業(yè)中的應(yīng)用。at89c52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部輸入雙向輸入/輸出端口，包含2個(gè)外部屮 斷端口和3個(gè)可編程16位定時(shí)計(jì)數(shù)器，兩個(gè)雙向串行通信端口，2個(gè)讀寫口線, at89c52可以按照編程傳統(tǒng)方法，也可以是在線編程。微處理器一般和閃存在一 起，尤其是閃速存儲(chǔ)器重寫可以有效地降低開發(fā)成本。3.2.2 at89

17、c52 的引腳at89c52芯片如圖3-2：t2/p1.0匚15t2ex/p1.1匚239p1. 2匚338p1. 3匚437p1.4匚536p1. 5匚635p1.6匚734p1. 7匚833rst匚932rxd/p3. 0匚1031txd/p3. 1匚1130iht0/p3. 2匚1229iht1/p3. 3匚1328t0/p3. 4匚1427t1/p3. 5匚1526wr/p3. 6匚1625rd/p3. 7匚1724xtal2匚1823xtal1匚1922pdip皿°匚2021 vcc po. o/ado po. 1/ad1 po. 2/ad2 po. 3/ad3 po. 4

18、/ad4 po. 5/ad5 po. 6/ad6巴.7zad7 ea/vpp ale/prog pesn p2 7za15 p2.6/a14 p2. 5/a13 p2 4/a12 p2 3/a11 p2. 2za10 p2 1za9 p2. 0/a8各引腳功能介紹:po 口： po 口是輸入/輸出端口，8位漏極開路雙向第一個(gè)趨勢，這是地址/數(shù)據(jù)總線備用的端口。p1 口： p1是上拉電阻與一個(gè)內(nèi)部的8位雙向輸入/輸出端口相結(jié)合，并可以帶動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備p1存儲(chǔ)（吸收或輸出電流）4個(gè)ttl邏輯門電路表3-1 p1.0和p1.1的第二功能引腳號(hào)功能特性p1.0t2、時(shí)鐘輸出pl. 1t2ex （定時(shí)/計(jì)數(shù)

19、器2）p2 口: p2是上拉電阻與一個(gè)內(nèi)部的8位雙向輸入/輸出端口相結(jié)合，并可 以帶動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備p2存儲(chǔ)（吸收或輸岀電流）4個(gè)ttl邏輯門電路。p3 口: p3是上拉電阻與一個(gè)內(nèi)部的8位雙向輸入/輸出端口相結(jié)合，并可 以帶動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備p3存儲(chǔ)（吸收或輸岀電流）4個(gè)ttl邏輯門電路。rst：復(fù)位輸入。ale/prog：當(dāng)你訪問一個(gè)內(nèi)存外部程序或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，ale （地址鎖存通過） 脈沖信號(hào)從低8字節(jié)地址產(chǎn)生。ea/vpp：外部訪問允許。xtal1：反相放大器和振蕩器內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入。xtal2：反相放大器振蕩器的輸岀端。3. 2. 3單片機(jī)at89c52的電路如圖3-3所示:4."k拉

20、烈srsttest ledisa1b9c2ledd6啦2dim 寧misoxt ao xta1.2lcd d6 c【）b lcdd4 lcd【）3 lcdd2 ig）di lcd dors匸rc空旦_1.21 krtc? i 2ikrittkl2iklcd d7r13 1i0k sd.piovccp!1poop12po!p13p02p14p03p15p04p16p05p17p06p07reseteavppwrxdp31txd ale ps exp33kttp34t0 p3sti p36wrp3湎xtal1xtal2gxd 6543210 巴p2p2p2p2p2p2巴wvi oklcd enlc

21、d_rs plxvsipmr14 -wv- ikr15-wv圖3-3單片機(jī)控制電路3.3單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)最小的單片機(jī)系統(tǒng)是基于at89c52單片機(jī)擴(kuò)展，以便它可以容易地被用于測 試系統(tǒng)，具有易于控制，配置簡單靈活性很大的優(yōu)勢，但也可以大大提高被告試 驗(yàn)技術(shù)指標(biāo)，從而可以在產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量上提高很多。1、吋鐘電路如圖3-4所示：圖3-4時(shí)鐘電路該系統(tǒng)吋鐘被用作在內(nèi)部的電路設(shè)計(jì)，使用任何芯片內(nèi)部振蕩電路。at89 單片機(jī)有一個(gè)內(nèi)部系統(tǒng)建立一個(gè)高增益放大器的反向振蕩。引腳xtal1和xtal2 是放大器的輸入和輸出，并在放大器的晶體振子諧振器-起形成的自激振蕩器。 外部晶體諧振器和電容器c1和c2形

22、成的并聯(lián)諧振電路，連接到反饋放人器。一 個(gè)外部振蕩器雖然不是決定電容值的穩(wěn)定性，但電容器的大小影響振動(dòng)的速度和 溫度以及振蕩器頻率的穩(wěn)定性。晶體振蕩器電路，該值為12mhz,電容器應(yīng)該選 擇陶瓷電容器，并口對(duì)于該電容值是33pf,晶體振蕩器和電容應(yīng)安裝在靠近單 片機(jī)芯片的地方，以減少寄生電容，并且確保穩(wěn)定和可靠運(yùn)行以最好的狀態(tài)來讓振蕩器丁作。1、復(fù)位電路如圖3-5所示：p5d_l±c?"t" 10ufr?1ok圖35復(fù)位電路復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)。通過電路芯片復(fù)位引腳rst連接施密特觸 發(fā)器和施密特觸發(fā)電路的噪聲電阻，并輸出在每個(gè)周期s5p2的機(jī)器上，復(fù)位電

23、 路通常以兩種方式按鈕自動(dòng)復(fù)位和上電復(fù)位，它是用于電路按鈕重新設(shè)置電源， 如典型的連接復(fù)位電路，這種連接可以自動(dòng)斷電復(fù)位。振蕩器時(shí)鐘使用020mhz 品振，但你應(yīng)該知道，正在運(yùn)行的振蕩器時(shí)鐘周期在一個(gè)單指令周期的時(shí)間，因 此編程，如果程序使用延時(shí)程序，使用時(shí)鐘周期來計(jì)算時(shí)間延遲程序?qū)?yīng)的組。at89c系列單片機(jī)復(fù)位高，通常連接電容到vcc±,另一端連接rst復(fù)位引 腳，然后將電阻連接到gnd從而形成rc充電放電電路，以確保微控制器功率時(shí), rst有足夠的時(shí)間在高位復(fù)位，然后返回在正常工作狀態(tài)下的低電平，選擇電阻 和電容通常在12mhz的時(shí)鐘頻率，c取10uf, r約為10k。3.4射

24、頻讀卡電路設(shè)計(jì)射頻讀卡電路是基于rc522芯片以及外圍電路構(gòu)成orc522芯片具有低功耗, 靈敏度高，通用spi總線接口方便等特點(diǎn)，以其為核心的射頻刷卡設(shè)備被廣范使 用在門禁、數(shù)據(jù)管理等場所。rc522設(shè)計(jì)使用+5v供電，在供電電路中專門使用一片穩(wěn)壓芯片為rc522供 電。射頻天線采用pcb cp板天線的方案，這種天線不需要支架安裝固定，組立時(shí) 節(jié)約工時(shí)。由ml卡閱讀器接受的固定電磁波頻率，ml卡具有電路lc串聯(lián)諧振，電磁 頻率與ml組卡是相同的頻率，以及一個(gè)串聯(lián)諧振電路中的激勵(lì)電磁波可以共振, 電容器內(nèi)有電荷生成，將電容一端連接電子泵，并且通過單項(xiàng)導(dǎo)通傳輸?shù)较乱粋€(gè) 電容內(nèi)，然后將其存儲(chǔ)，當(dāng)存

25、儲(chǔ)值達(dá)到2v,此時(shí)電容器的電荷存儲(chǔ)，可以是電 容器，以提供為電壓電路的工作，使ml卡數(shù)據(jù)輸出或讀取器數(shù)據(jù)接取。如圖3-6 所示：misomi51sdap3.3it25rsi r( 522d7(nflso)d5<sck)pvddimd31 vijijd2tyiul irq1 alrsttvssi2ceatx2sdarxsiginsigoutvm1dtestauxiaux2oscindvsspvsstvssavssqstouiu2ix31jo29t工iici34i5p2 2uhl2iicio i5p 天線圖3-6射頻讀卡電路3.5按鍵及蜂鳴器電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中使用1個(gè)按鍵作為上午、下午時(shí)間切換

26、使用，為了演示方便設(shè)置此 按鍵，此按鍵連接到at89c52單片機(jī)的p24引腳上，在軟件中查詢按鍵狀態(tài)。單 片機(jī)上電復(fù)位后p24引腳默認(rèn)是高電平，按鍵按下時(shí)將p24引腳電位拉低，單片 機(jī)通過識(shí)別p24引腳電平高低來判斷按鍵是否按下，按鍵電路如圖3-7所示。蜂鳴器在本電路中起到提示作用，當(dāng)按鍵有效時(shí)蜂鳴器會(huì)發(fā)出一短音提示表 示按鍵成功，讀卡成功后蜂鳴器也會(huì)發(fā)出一短音提示表示讀卡成功。這里我們選 用自帶振蕩器的5v電磁式蜂鳴器，工作電流約23ma, at89c52單片機(jī)1/0引腳 的電流吸入能力最大為20ma,為了能保護(hù)單片機(jī)引腳并充分驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，使用 pnp型三極管s8550來驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，電路見下

27、圖。蜂鳴器由單片機(jī)p36引腳控制, 低電平時(shí)發(fā)聲。如果在上午或下午的時(shí)間內(nèi)沒有及時(shí)刷卡，則蜂鳴器會(huì)長鳴報(bào)警, 聽到警報(bào)聲刷卡，報(bào)警聲停止。蜂鳴器電路如圖3-8所示：p5dbzr84.7k22q3 s8550d51n4007bzl"t"buzzer圖3-8蜂鳴器電路3.6語音播報(bào)電路設(shè)計(jì)5vo電路如圖刷卡成功后系統(tǒng)播報(bào)一段約5秒鐘的語咅提示，內(nèi)容為“你好，請(qǐng)正確吃藥”, 語咅播報(bào)電路是本設(shè)計(jì)中的輔助功能部分，收到單片機(jī)的控制信號(hào)進(jìn)行語咅播 報(bào)，這樣的功能要求下我們選擇tsd1820語音芯片,isd1820芯片采用dip16封裝，外圍電路簡單，輸岀功率人可直接驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，工作電

28、壓為39所不:/playl±c574.7ufrecdgndplaye recledplaylftmicvccmic refroscagcsp+sp-agndisd1820 3u?123456-14t3d16ii* r83 氣/ 匚 hr p5dls? led8揚(yáng)聲器p5dt圖3-9語音播報(bào)電路3.7顯示電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)要求刷卡后顯示持卡人信息，選用帶背光的字符型液晶顯示器 lcd1602, 8位數(shù)據(jù)總線，1個(gè)讀寫控制線，1個(gè)使能控制線。對(duì)比度通過電位器 調(diào)節(jié)，該顯示器每行可以顯示16個(gè)字符總共有兩行可顯示32個(gè)字符，5v供電 與at89c52單片機(jī)直接連接。顯示電路模塊在整個(gè)電路工作時(shí)

29、，接收到信息數(shù)據(jù)后，液晶顯示器上會(huì)顯示 出當(dāng)前的時(shí)間和持卡人的姓名，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)用到的液晶顯示器不是很大，所以能 顯示的信息很有限，只做了一個(gè)簡單的顯示（當(dāng)前時(shí)間以及持卡人姓名）。還有 這個(gè)液晶顯示屏是比較基礎(chǔ)的顯示屏，只能顯示英文和數(shù)字不能顯示中文，所以 名字是用漢語拼音顯示的。電路設(shè)計(jì)如圖3-10所示：1ok 圖310液晶顯示電路3.8總電路圖智能藥柜總體電路圖如圖3-11所示:xt.mlgnd vcx*viid7 blhwt s dodi02 md4 irx ii >4三z-l«1l u'ih(fflssino <no 、l i上h2iu-=xfi一2 1 i

30、x*髀咼cffi-磨呼ini33d=i3"ssxtau x± gnds -«ss -,/ww-lh二xm>= 戸texw 3u 茫 d 3-he >r 3s 37 33 3vtd f27 35n s 3自 * 3卻 說demeo- dhmbo dslsrs-avdd dvdd mg tvdp5-5刁5dabix 5kwvt vm 虧 nxr>5->-.8onls im怡pgtvs5ag cmwtspffyfy?s«a歹；f圖3j1總體電路原理圖第4章系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)軟件的設(shè)計(jì)需要全而而細(xì)致的過程，一定要明確智能藥柜的各個(gè)模塊和軟件

31、設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，描述為基于軟件設(shè)計(jì)的定義?；谠陔娐穲D軟件程序中所示的功能, 根據(jù)該方案在匯編語言或高級(jí)語言編寫。設(shè)計(jì)采用c語言編譯器語言環(huán)境ke訂 uv4o4. 1 kei i c51軟件介紹keil c51是美國軟件公司生產(chǎn)的51 keil系列單片機(jī)是用c語言開發(fā)程序的 兼容系統(tǒng)，并且在功能上與匯編相比，c語音有明顯的優(yōu)勢：結(jié)構(gòu)、可讀、維護(hù), 因而易于使用。keil c51可以完成編輯和編譯、連接、調(diào)試和仿真在發(fā)展過程中的各個(gè)階段。 開發(fā)人員可以使用相同的ide或其他編輯器編輯文件c或復(fù)雜的源代碼，然后 分別是c51和a51編輯編譯通信牛成二進(jìn)制元文件中的微控制器(.hex),再 通過單片機(jī)編

32、程軟件燒寫hex文件。軟件主要有三個(gè)方面：一是初始化系統(tǒng); 二是按鍵檢測；三是數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)的檢測這三方面的處理和顯示。操作進(jìn)行在 主程序中。該程序使用的單元結(jié)構(gòu)，使該方案的結(jié)構(gòu)清楚、易于編程和可視性好, 容易糾正和修改。4.2系統(tǒng)主程序軟件流程圖本設(shè)計(jì)主程序使用了按鍵分時(shí)，來區(qū)分上午和下午的時(shí)間，設(shè)計(jì)采用自上而 下、模塊化、結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)方法，把總的編程過程逐步地細(xì)分，分解成一個(gè) 個(gè)功能模塊，每個(gè)功能模塊相互獨(dú)立，每個(gè)模塊都能完成一個(gè)明確的任務(wù)，實(shí)現(xiàn) 某個(gè)具體的功能。本設(shè)計(jì)按任務(wù)模塊劃分的程序主耍有初始化程序、按鍵掃描程 序、讀取rc522刷卡數(shù)據(jù)、lcd 162顯示刷新、蜂鳴器及語音播報(bào)

33、控制程序等。1、初始化程序設(shè)計(jì)利用功率控制系統(tǒng)，進(jìn)入程序初始化，通過微控制器以完成每個(gè)單元的設(shè)置 和配置，然后到主程序。2、主程序設(shè)計(jì)單片機(jī)完成配置到主程序，主程序以完成存儲(chǔ)參數(shù)的讀取，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理以及顯示處理等。系統(tǒng)主程序流程圖如41所示：圖4t系統(tǒng)主程序流程圖4.3主程序以下為部分主程序編寫：1、顯示程序設(shè)計(jì)顯示時(shí)間分別為am(上午)upm('f午)，病人信息為name zhang 3 部分程序如下：void lcd_init()writecommand(0x38);/0x38設(shè)置顯示模式為：16x2顯示,5x7點(diǎn)陣,8位數(shù)據(jù)接口writecomma nd(0x38);write

34、command(0x38);writecommand()x38);writecommand(oxoc);/打開顯示光標(biāo)閃爍writecommand(0x06);/writecomma nd(oxo 1);/2、刷卡程序設(shè)計(jì)主要分為兩個(gè)模塊：卡操作模塊和接口通信模塊?？ú僮髂K主要包括卡識(shí) 別，讀/寫卡等；接口通信模塊主要完成接受外部指令并輸出指令結(jié)果，以保證 通信的可靠和有效。char pcdread(unsigned char addr,unsigned char pdata)char status;unsigned int unlen;unsigned char i, uccommf522

35、bufmaxrlen;uccommf522buf0 = picc_read;uccommf522buf1二 addr;calulatecrc (uccommf522buf, 2, &uccommf522buf2);status=pcdcommf522(pcd_transceive, uccommf522buf, 4, uccommf522buf,feunlcn);if (status 二二 mi ok) && (unlen 二二 0x90) / memcpy (pdata, uccommf522buf, 16);for (i=0; i<16; i+)* (pdat

36、a+i) = uccommf522bufi;else status 二 mterr;rcturn status;3、按鍵程序設(shè)計(jì)為了方便實(shí)物演示，需要做一個(gè)按鍵來區(qū)分上午和下午兩個(gè)i寸間段，初始為 上午按下按鍵則顯示為下午。void keyscan()if(!key)delay(lo);if(!key)flag_am=!flag_am;bz=o;delay(5o); bz=l;table8=* ,;table9=, 'table10= '；tablefl l=r 'table12= ：table13=table14=;table15='lcd_init();if

37、(flag_am) 當(dāng)前時(shí)候是上午tableo='a,;tabletwritecommand(0x00|0x80); /lcd 第一行顯示for(n=0;n<16;n+)writedata(tablen);delay(lo);1第5章實(shí)物調(diào)試與問題解決5. 1 usb轉(zhuǎn)串口驅(qū)動(dòng)安裝打開 usb 驅(qū)動(dòng)文件夾下的 pl2303_prolific_driverinstaller_vl30.exe 安裝文 件，按提示安裝usb轉(zhuǎn)串口驅(qū)動(dòng)程序。安裝完成后，將usb下載線插入，在開 始控制面板卜打印機(jī)和其他硬件卜設(shè)備管理器,在“端口”分支下有 (prolificusb-to-serial c

38、omm port(comx)o x 表示串 口號(hào)，當(dāng) usb 轉(zhuǎn)串口驅(qū) 動(dòng)沒有安裝沒有說明時(shí)，須重新安裝。記住括號(hào)里的com 口號(hào)。5.2下載程序打開文件夾，運(yùn)行程序。正確選擇接口，最高波特率和最低波特率選擇高 速，如果不成功則嘗試降低撥特率，并打開正確的.hex數(shù)據(jù)文件。點(diǎn)擊下載按紐，窗口有提示出現(xiàn)：chinese:正在嘗試與mcu/單片機(jī)握手連接仍在連接中，請(qǐng)給mcu上 電當(dāng)電路板的電源鍵按下后，要確保有從失電到上電的過程，然后程序開始燒 錄至芯片內(nèi)部。5. 3實(shí)物焊接與調(diào)試5.3.1實(shí)物焊接焊接前要看懂電路圖，熟悉每個(gè)芯片上的每個(gè)引腳的功能并仔細(xì)將引腳連接 好。按照以下原則進(jìn)行焊接：1、

39、按照由矮到高的焊接順序進(jìn)行焊接；2、先把芯片的電源線和地線焊接好，保證芯片能在正確的工作電壓下進(jìn)行 工作；3、同類元器件要順序焊接，在同一組器件焊接好并檢查無誤之后，其他的 同類元器件便可以參照第一組進(jìn)行焊接。這樣能極大的節(jié)約工作時(shí)間，出錯(cuò)率也 明顯下降。本次設(shè)計(jì)中，在第一次電路板焊接時(shí)沒有注意芯片的正反導(dǎo)致焊接完成后功 能沒有實(shí)現(xiàn)，最后只能重新焊接了一塊板子，雖然最后實(shí)現(xiàn)了功能，但這次的失 誤也使我認(rèn)識(shí)到電路焊接工作不能有絲毫馬虎，在今后學(xué)習(xí)道路中更要心細(xì)。5. 3. 2實(shí)物調(diào)試為了便于檢查電路，硬件制作時(shí)分模塊來做。在本設(shè)計(jì)中分為語音播報(bào)電路、 液晶顯示、單片機(jī)最小系統(tǒng)電路、射頻讀卡電路、

40、按鍵電路。本次調(diào)試將應(yīng)用程 序下載到at89c52單片機(jī)中，進(jìn)行功能測試。針對(duì)每個(gè)模塊功能的實(shí)現(xiàn)情況進(jìn) 行調(diào)試。1、調(diào)試中遇到的問題(1) 報(bào)警時(shí)蜂鳴器不鳴響；(2) 上午和下午指75燈不殼；(3) 液晶顯示屏顯示不完全或閃爍不穩(wěn)定；(4) 刷卡后信息顯示不正確；(5) 所買器件封裝與實(shí)際要求不對(duì)應(yīng)。2、解決方法(1) 焊接的電阻阻值不對(duì)，選擇了過大的電阻，換過了小阻值的電阻后問 題的已解決；(2) led燈正負(fù)極接反了，重新焊接后解決；(3) 用萬用表測量顯示部分電路進(jìn)行排查后發(fā)現(xiàn)，外接液晶顯示屏的排母 存在虛焊的情況，重新用錫焊過后解決；(4) 射頻刷卡顯示的程序有點(diǎn)問題，修改代碼后得以解

41、決；(5) 對(duì)器件的規(guī)格不太了解，導(dǎo)致了所買器件與實(shí)際要求的元器件封裝不 對(duì)應(yīng)。經(jīng)過查閱資料了解器件后，購買了正確的器件。調(diào)試完成后，經(jīng)測試智能藥柜功能得以實(shí)現(xiàn)。但是還有許多地方需要完善: 每個(gè)電路模塊的設(shè)計(jì)中對(duì)各種影響因素的考慮不夠周到，在對(duì)電壓過載情況下沒 有做出防范措施；系統(tǒng)設(shè)計(jì)不夠優(yōu)化，有待改善，比如智能藥柜抽屜的設(shè)計(jì)應(yīng)該 自動(dòng)彈出，不應(yīng)該由病人自己手動(dòng)打開；不了解各種元器件以及應(yīng)用芯片價(jià)格， 好多都買貴了，尤其是射頻刷卡設(shè)備的價(jià)格?？偨Y(jié)了這些問題并改正，對(duì)我在今 后的生活工作有很大影響。5.3.3實(shí)物調(diào)試效果圖硬件實(shí)物最終得以調(diào)試成功，感謝導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)，下面是完成的實(shí)物效 果圖51

42、所不：圖51實(shí)物效果圖調(diào)試成功后的實(shí)物功能介紹：按鍵是區(qū)分上午和下午的一個(gè)時(shí)鐘按鍵，按下按鍵時(shí)間為上午，射頻刷卡上 午的led燈點(diǎn)亮，此時(shí)lcd液晶顯示屏顯示時(shí)間am和病人的姓名，顯示的同時(shí)并 發(fā)岀“按時(shí)吃藥”的提示聲，病人自己打開藥柜取藥吃藥；如果在上午一段時(shí)間 內(nèi)沒有刷卡，會(huì)有一個(gè)延遲5秒的報(bào)警用來提醒病人刷卡吃藥，病人聽到報(bào)警聲 前去刷卡報(bào)警聲就會(huì)消除；當(dāng)再次按下按鍵，系統(tǒng)認(rèn)定時(shí)間為下午，射頻刷卡下 午的led燈亮，此時(shí)lcd液品顯示屏顯示時(shí)間pm和病人的姓名，顯示的同時(shí)也發(fā) 岀“按時(shí)吃藥”的提示聲，病人自己打開藥柜取藥吃藥；在下午同樣，一段時(shí)間 內(nèi)沒有刷卡，會(huì)有一個(gè)延遲5秒的報(bào)警用來提

43、醒病人刷卡吃藥，病人聽到報(bào)警聲 前去刷卡報(bào)警聲就會(huì)消除。結(jié)論一個(gè)月的努力后，我對(duì)智能藥柜的實(shí)物設(shè)計(jì)有了更深刻的認(rèn)識(shí)，并口也積累 一些實(shí)際開發(fā)的能力和經(jīng)驗(yàn)。注意到第一要確定畢業(yè)要求開發(fā)的系統(tǒng)，以及系統(tǒng) 分析和系統(tǒng)識(shí)別，然后建立一個(gè)系統(tǒng)模型，并把整個(gè)屯路仿真進(jìn)行完善，然后寫 代碼和最終的實(shí)物試驗(yàn)。在明確畢業(yè)要求階段，并在網(wǎng)上查閱了很多信息產(chǎn)業(yè)與智能藥柜有關(guān)文章， 以滿足藥柜智能化設(shè)計(jì)的基本需求。分析階段，在閱讀了大量不同技術(shù)網(wǎng)站的文章中，有一個(gè)理論基礎(chǔ)，并使用 按鍵吋鐘警報(bào)，射頻刷卡顯示，在單芯片環(huán)境下，運(yùn)用c語言的編程知識(shí)，以實(shí) 現(xiàn)智能藥柜的最終需要。這種設(shè)計(jì)具有良好的穩(wěn)定性，可靠性和實(shí)用性，易

44、操作, 易維護(hù)，具有一定的實(shí)用價(jià)值。進(jìn)入編程階段，我們面臨著許多困難。c語言程序，形成強(qiáng)大的需求邏輯， 思考后寫研究計(jì)劃的想法仍然不是很完善，使用c語言還不是很熟練，導(dǎo)致在調(diào) 試過程中的一些小錯(cuò)誤很頻繁。但通過努力和老師的耐心指導(dǎo)，并最終成功地解 決了這些問題，并制定了一個(gè)簡單的智能藥柜，并達(dá)到最初提岀的項(xiàng)目設(shè)想。項(xiàng)目在整個(gè)完成階段出現(xiàn)過很多問題，例如，項(xiàng)目初期，需要完成項(xiàng)目電路 圖，并口通過電路圖仿真來測試電路圖是否聯(lián)通。硬件制作中，電路連接不通， 導(dǎo)致整個(gè)項(xiàng)目癱瘓，最后只能通過重新焊接屯路板，進(jìn)行一步一步的測試。在制 作項(xiàng)目的同時(shí)也讓自己找到了自身的許多缺點(diǎn)與不足，希望能夠在將來的工作屮

45、更進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和完善，掌握和理解并運(yùn)用更多的知識(shí)。致謝在老師和同學(xué)的幫助下，我所開發(fā)的系統(tǒng)得到順利的完成與實(shí)現(xiàn)。首先，我 非常感謝我們的指導(dǎo)老師一一王磊老師。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)的每一步 都是在老師的耐心指導(dǎo)和悉心幫助下逐步完善和完成的。老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、 全力以赴的精神、以及對(duì)學(xué)生的提攜、幫助和照顧，令我獲益良多口深受感動(dòng)。 同吋老師對(duì)我的大力支持，使我在學(xué)習(xí)中一直充滿自信，相信自己一定會(huì)做好。 因此在這里對(duì)老師表示崇高的敬意和感謝。其次，感謝我所有的同學(xué)和朋友。在學(xué)習(xí)生涯中，他們給了我許多幫助，帶 給我無限的快樂。是他們陪我一起走過學(xué)生吋代，和我同舟共濟(jì)，共同迎接困難 和挑戰(zhàn)。他們

46、對(duì)我的種種支持和幫助，最是感激不盡。最后，感謝所有的老師。是他們傳授給我了寶貴知識(shí)，是他們使我學(xué)會(huì)了奮 斗與拼搏，同樣是他們使我懂得了堅(jiān)強(qiáng)與自信。他們?cè)谖业拇髮W(xué)期間付出了很多 的心血與精力，在我的學(xué)習(xí)道路屮，他們孜孜不倦的教誨和鼓舞是促進(jìn)我不斷進(jìn) 取的重要精神動(dòng)力。參考文獻(xiàn)1 賴壽濤：微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，機(jī)械工業(yè)岀版社，1999.7, 13-21。2 倪雁冰，王輝：燃油鍋爐全自動(dòng)控制系統(tǒng)研究，控制工程，2004.7, 22-3e3 梅麗鳳：單片機(jī)原理及接口技術(shù)，清華大學(xué)岀版社，2004. 7,81-93o4 余錫存：單片機(jī)原理與接口技術(shù),西安電子科技大學(xué)出版社，2001.7, 36-40o5

47、肖洪兵：跟我學(xué)用單片機(jī),北京航空航天大學(xué)出版社，2002. 8, 104-107。6 何立民：單片機(jī)高級(jí)教程,北京航空航天大學(xué)出版社，2001.4, 56-61。7 徐惠民，安德寧：單片微型計(jì)算機(jī)原理接口與應(yīng)用，北京郵電大學(xué)出 版社,1999.8, 54-56o8 哈爾濱電工儀表研究所主辦，“電測與儀表” ,2009年第11期。9 西安通信學(xué)院主辦，“現(xiàn)代電子技術(shù)”，2006年第23期。10 atmel inc application notes:chipset solution for watt-hourmeters1999.11 analog devices inc： active ene

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49、ain.h"#include "mfrc522.h”# include<stdio.h>#include <string.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int unsigned char code datal 16=ox 12,0x34,0x56,0x78,0xed,0xcb,0xa9,0x8 7,ox 12,0x34,0x56,0x78,0x01,0xfe,0x01,0xf e；/ml卡的某一塊寫為如下格式，則該 塊為錢包，可接收扣款和充值命令/4字節(jié)金額(低字節(jié)在前)+4字節(jié)

50、 金額収反+4字節(jié)金額+1字節(jié)塊地址+ 1 字節(jié)塊地址取反+1字節(jié)塊地址+1字節(jié)塊 地址取反unsigned char code data24 = 0,0,0,0x01;unsigned char code defaultkey6= oxff, oxff, oxff, oxff, oxff, oxff;unsigned char g_uctempbuf20;bit flag_am=(); /當(dāng)前時(shí)候是上午的sbit test_led=p3a5;sbit led_am=p2a0;當(dāng)前吋候是上午的指示燈sbit led_pm=p2al;sbit key=p2a4;sbit bz=p3a6;sbit

51、 play=p2a5; 播放提示咅sbit rs=p2a6;/h 數(shù)據(jù)，l 命令sbit lcden=p2a7;/高脈沖使能，使能脈 寬最小150ns#define data po /lcd 1602 數(shù)據(jù)端口uchar table二"name:”；uchar i=0,x=0,n=0;void delay 1 (unsigned int z)unsigned int x,y;for(x=z;x>0;x-) for(y=110;y>0;y-);void delay(uint z) /1 ms 延時(shí)uint x; uint y;for(y=z;y>0;y-) for(x

52、=112;x>0;x-)/lcd 1602 程序/ void writedata(uchar dat)for(i=0;i<7;i+) 數(shù)據(jù)口高低位接顛 倒了，在此變換數(shù)據(jù)if(dat & 0x01) x=x|0x01;else x=x & oxfe;dat»= 1; x«=l;rs=l;/寫數(shù)據(jù)時(shí)rs拉尚l(wèi)cde n=l;p0=x;delay(6);lcden=o;delay(6);void writecommand(uchar cdat)/寫扌旨令 數(shù)據(jù)到lcdfor(i=0;i<7;i+)數(shù)據(jù)口高低位接顛倒了，在此變換數(shù)據(jù)if(cdat

53、 & 0x01) x=x|0x01;elsex=x & oxfe;cdat»=l; x«=l;rs=o;/寫指令時(shí)rs拉低lcden=l;p0=x;/ delay(6);/不加此延時(shí)將導(dǎo)致不能 寫入指令，但能寫入顯示數(shù)據(jù)lcden=0;delay(6);void lednit()writecommand(0x38);/0x38 設(shè)置顯 示模式為：16x2顯示,5x7點(diǎn)陣,8位數(shù)據(jù) 接口writecomma nd(0x38); writecommand(0x38); writecommand(0x3 8);writecominand(oxoc);/ 打開顯示光

54、 標(biāo)閃爍writecomma nd(0x06);writecommand(oxor);/void keyscan() if(!key) delay(lo);if(!key) flag_am=! flag_am; bz=0;delay(50); bz= 1;table8=' ,;table9=, ,;table10=, *;tablet 11=''table12=*;table13='table14=* 'tabe15= '； lcd_init();if(f!ag_a m) 當(dāng)前時(shí)候 是上午tableo='a'writecommand(0x00|0x80); /lcd 第-行顯示for(n=0;n< 16;n+)writedata(ta