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数字电子技术在智能药盒教学中的应用(2)
单片机通过实时读取RTC 时钟,将读取后的数据传送给液晶,以此来显示时钟信息给用户,用户可以很直观的了解到当前的时间。当用户需要配置闹钟时,系统会提供液晶模块的闹钟配置界面,在调节好闹钟时间并打开闹钟。长按按键1.5s 退回液晶主界面,此时闹钟时间会写入到闹钟响应的寄存器并打开。
1.5 响应模块
响应模块是为了提供闹钟的定时提醒功能,由一个有源蜂鸣器和红色的发光二极管组成。有源蜂鸣器是指自带了震荡电路的蜂鸣器,对有源蜂鸣器驱动比较方便,只需要往蜂鸣器通上电就会震荡发声,通常频率固定,所以响声单一。而对于发光二级管,电路上只需要连接合适的限流电阻,加上正向导通点压后即可发光,采用灌电流的驱动LED。
当RTC 实时时钟判断到用户设定的闹钟到点时,响应模块与检测模块会同时打开。蜂鸣器根据程序模拟闹钟播放声音,发光二极管以相同频率闪烁。响应模块此时可以被任意按键关闭,或者通过检测模块的判断关闭响应。原理图如图5 所示。
图5 响应模块电路
1.6 GSM 模块
移动台由终端设备或数据电流终端设备发出的AT 命令控制,所以SIM800C 是以各种AT 指令进行控制的。AT 指令在程序中是以“AT”开头,后边紧跟模块能识别的操作命令的格式。
STM800C 模块与SIM 卡连接时会通过网络状态指示灯(NET)进行指示,通过该指示灯的闪烁情况,可以很方便的判断SIM800C 模块的工作状态。发送程序设定好的短信内容,在系统中可以通过按键更改接收短信的号码。短信触发在定时提醒状态下一分钟后,如果检测模块在一分钟内未接收到打开药盒的信号,此时会触发GSM 模块发送短信给系统设定的手机,提醒用户吃药。发送完短信后系统会关闭闹钟响应,与闹钟设置。
主函数上电部分对系统的中断优先级、各个模块的通用GPIO 口、定时器、串口等进行模式的初始化配置。主循环部分由5 个主要函数组成,按键扫描、液晶的界面模式处理、按键长按判断、闹钟的响应程序、短信发送程序。流程图如图6 所示。中断部分设置了STM32 的TIM3 定时器和RTC 闹钟功能为中断源。定时器TIM3 配置为100 μs 产生一次中断,这部分程序只做一些变量、部分时间计数。RTC 闹钟中断用于打开响应模式GSM 模块等。
图6 系统流程图
液晶的界面模式处理是较为重要的部分之一。用户的操作建立在液晶显示之上,程序也是围绕着液晶开始的。程序可分为两部分,第一部分是驱动液晶模块的代码,这部分程序关系到液晶能否正常显示需要的内容,包括了单片机向液晶模块写指令、写数据,还有上电时液晶的初始化。第二部分是本次设计需要显示的内容。此部分程序还包含了对RTC 实时时钟的读取。程序流程上包括各个界面的初始化,还有一些需要循环显示的变化量,比如主界面的时间。此部分的流程图如图7 所示。
图7 液晶模式流程图
2 系统整体测试
测试系统由于初期选材的问题,液晶模块采用了5 V 器件1602 A,而STM32 单片机采用3.3 V 供电,所以提供不了5 V 的电平输出,所以出现了电平不兼容的问题。解决问题采用了CMOS 器件74HC245 的总线收发器,三态缓冲门电路。将该芯片的VCC 连接5 V 电源,控制芯片的DIR 端可控制信号传输的方向,设置完成后,将单片机控制液晶的引脚连接至芯片的输入端,即可输出5 V 电压,解决此问题。
进行软件部分调试后,系统上电时液晶主界面如图8 所示,液晶屏显示分为两行,第一行显示了当前的日历信息与时间信息;第二行则是对按键的左右键功能的提示,按下按键1 时可进入闹钟配置页面,按下按键3 时可进入号码配置页面。
图8 液晶主界面
进入时钟配置界面后,液晶第一行成功显示了闹钟开关和时间,采用光标闪烁显示可进行调节的数据,通过按键2、3 左右移动黑色光标进行选择数据。按下按键1 选中需要调节的数据时,对应数据进行白底交替闪烁,按键2、3 可进行数据的加减。通过改变这个时间可以配置时间,并打开闹钟开关,设置后的时间会被保存。第二行显示了用药数量,用户也可以设置该数字,在闹钟响应时,界面上会弹出动画提示服药数。按键1 长按1.5 s 后可保存并退出。
3 结论
根据系统的功能,能正常运行以下功能:(1)液晶上能够显示对应的日历和时间,与北京时间误差足够小,界面信息显示正常;(2)按键经过程序的编写,能实现多个按键互不干扰,保证各个按键功能实时实现;(3)闹钟功能准时响应,蜂鸣器可以模拟常规闹钟的响声;(4)检测模块判断的动作是从药盒关闭到打开,若是盒子打开的状态下进行闹钟响应,关闭该响应除了可以将盒子关上再打开,任意按键的按下也可以关闭响应;(5)GSM 模块可以成功发送短信到用户手机。
文章来源:《数字技术与应用》 网址: http://www.szjsyyyzz.cn/qikandaodu/2021/0708/1486.html
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