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基于51单片机的智能药盒设计（原理图+程序）

来源：电路城

2021-11-18

类别：健康医疗

拍明

原标题：基于51单片机的智能药盒设计（原理图+程序）

基于51单片机的智能药盒设计

引言

随着人口老龄化趋势的加剧，老年人的健康问题日益受到关注。在日常生活中，许多老年人需要长期服用多种药物，但由于记忆力下降、视力不佳等原因，常常出现漏服、错服、重复服药或服药剂量不准确的情况，这不仅影响治疗效果，甚至可能对身体造成危害。传统的药盒仅能提供简单的存储功能，无法满足智能化服药管理的需求。因此，设计一款智能药盒显得尤为重要。

本智能药盒系统以STC89C52RC单片机为核心控制器，集成LCD1602液晶显示模块、DS1302时钟模块、独立按键模块、蜂鸣器模块、步进电机模块、HC-SR04超声波测距模块、SIM800C/ESP8266通信模块等，实现定时提醒、自动分药、药量检测、远程通知等功能。通过声光报警、液晶显示直观提示，结合远程通信，确保用户按时按量服药，并能及时通知监护人，有效提升用药安全性和便利性。

1. 系统总体方案设计

智能药盒系统由硬件部分和软件部分组成。硬件部分负责数据的采集、处理、显示和执行，软件部分负责控制硬件、实现逻辑功能。

1.1 系统功能需求分析

定时提醒功能： 用户可设置多个服药时间点，到达设定时间后，药盒通过蜂鸣器、LED灯及LCD显示进行声光提醒。
自动分药功能： 根据预设的服药计划，药盒能自动将相应剂量的药物推出至指定位置，方便取用。
药量检测功能： 实时检测药仓内药量，当药量不足时，通过LCD显示提示，并可选择性地通过通信模块通知监护人。
实时时钟显示： LCD显示当前日期和时间。
参数设置功能： 用户可通过按键设置当前时间、服药时间、服药剂量等参数。
远程通知功能（可选）： 当药量不足、用户未按时取药或系统出现异常时，可通过短信或微信（取决于通信模块选择）通知监护人。
低功耗设计： 考虑到便携性，系统应具备一定的低功耗特性，以延长电池使用寿命。

1.2 系统总体结构框图

整个智能药盒系统的硬件结构可概括为以下几个主要模块：

+---------------------+
|                     |
|    51单片机         |
|   (STC89C52RC)       |
|                     |
+----------+----------+
           |
           |
+----------+----------+      +------------------+      +------------------+
|                     |      |                  |      |                  |
|    时钟模块         |<---->|   按键模块       |<---->|   显示模块       |
|    (DS1302)         |      | (独立按键)       |      |   (LCD1602)      |
|                     |      |                  |      |                  |
+---------------------+      +------------------+      +------------------+
           |
           |
+----------+----------+      +------------------+      +------------------+
|                     |      |                  |      |                  |
|    蜂鸣器模块       |<---->|   步进电机模块   |<---->|   超声波测距模块 |
|   (有源蜂鸣器)      |      |   (ULN2003+28BYJ-48) |      |   (HC-SR04)      |
|                     |      |                  |      |                  |
+---------------------+      +------------------+      +------------------+
           |
           |
+----------+----------+
|                     |
|   通信模块          |
| (SIM800C/ESP8266)   |
|                     |
+---------------------+

2. 硬件电路设计

硬件电路设计是实现系统功能的物理基础，主要包括主控模块、时钟模块、显示模块、输入模块、输出模块、检测模块和通信模块。本节将详细阐述各模块的原理图、元器件选型及其功能。

2.1 主控模块——STC89C52RC单片机

元器件型号选择： STC89C52RC。
选择原因及功能： STC89C52RC是一款基于8051内核的增强型单片机，具有高性能、低功耗、高抗干扰等特点。

P89C52系列增强型，5V工作电压。
工作频率范围： 0~40MHz，提供足够的处理速度。
内置8KB Flash程序存储器： 足以存储本项目的控制程序。
512B RAM数据存储器： 用于变量、堆栈等数据存储。
32个可编程I/O口线： 足够连接各个外围模块。
3个16位定时/计数器： 可用于定时、脉冲计数等功能，如步进电机控制、定时提醒。
8路8位A/D转换器： 虽然本项目未使用，但提供了扩展模拟量输入的能力。
内置看门狗定时器： 提高系统运行的稳定性，防止程序跑飞。
SPI和UART串行通信接口： UART接口可用于与上位机（PC）调试或与通信模块（如SIM800C/ESP8266）进行数据交互。
ISP（In-System Programming）和IAP（In-Application Programming）功能： 方便程序的在线下载和更新，无需烧录器即可直接在电路板上进行程序下载，极大提高了开发效率。
封装： DIP-40封装，方便焊接和调试。

核心电路： 51单片机需要外部晶振和复位电路才能正常工作。

晶振电路： 外部接一个11.0592MHz的晶振和两个33pF的瓷片电容。11.0592MHz晶振是为了方便串口通信的波特率设置，因为其倍频或分频后能得到标准波特率，使得通信误差最小。电容用于稳定晶振的振荡频率。
复位电路： 采用上电复位和按键复位的组合。VCC通过一个10kΩ电阻接到RST引脚，并并联一个10μF电解电容到地，构成RC上电复位电路。另并联一个复位按键，按下时RST引脚接低电平，实现手动复位。

2.2 时钟模块——DS1302实时时钟芯片

元器件型号选择： DS1302。
选择原因及功能： DS1302是一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟芯片，广泛应用于各种需要精确时间记录的场合。

实时时钟/日历： 提供秒、分、时、日、周、月、年信息，并具有闰年补偿功能。
低功耗： 在备用电源（纽扣电池）供电时功耗极低，能够长时间保持时间运行。
三线简单接口： 只需RST（复位）、I/O（数据）、CLK（时钟）三根信号线即可与单片机通信，占用单片机I/O口资源少。
内置31字节通用SRAM： 可用于存储一些不需掉电保存的配置数据。
电池备份： 可外接3V纽扣电池（如CR2032），在主电源断电后仍能保持时钟继续走时，确保时间的准确性。
兼容性好： 易于与51单片机接口，有丰富的参考资料和驱动库。

原理图： DS1302通过RST、I/O、CLK引脚与单片机的通用I/O口相连。VCC接系统电源，GND接地。VbAT引脚接纽扣电池的正极，确保掉电时时钟能继续工作。

2.3 显示模块——LCD1602液晶显示屏

元器件型号选择： LCD1602。
选择原因及功能： LCD1602是字符型液晶显示模块，能够显示两行，每行16个字符。

显示内容直观： 可用于显示当前时间、服药时间、药仓状态、操作提示等信息，方便用户交互。
接口简单： 提供8位数据总线（D0-D7）和3个控制线（RS、RW、EN），可选择8位或4位数据传输模式。本项目通常采用4位模式，以节省单片机I/O口。
功耗低： 液晶显示器本身功耗较低，适合电池供电系统。
成本效益高： 市场供应充足，价格低廉。
易于编程： 有成熟的控制指令集和驱动程序，方便编程。

原理图：

数据线： 通常将LCD1602的D4-D7引脚连接到单片机的一个I/O口（如P0口或P2口）的高四位，节省I/O口。
控制线： RS（寄存器选择）、RW（读写选择）、EN（使能）分别连接到单片机的另外三个I/O口。
背光： VLED+和VLED-用于连接背光LED，通常通过一个限流电阻连接到电源。
对比度调节： Vo引脚通过一个10kΩ电位器连接到VCC和GND，用于调节显示对比度。

2.4 输入模块——独立按键

元器件型号选择： 轻触按键。
选择原因及功能： 轻触按键结构简单，成本低廉，易于集成。

功能实现： 用于用户交互，实现设置时钟、设置服药时间、启动/停止分药、确认等操作。
数量： 通常设置4-6个按键，如“设置”、“加”、“减”、“确认”、“返回”等，满足系统功能需求。

原理图： 每个按键一端接单片机的一个I/O口，另一端接地。单片机I/O口设置为输入模式，并开启内部上拉电阻。当按键按下时，I/O口被拉低；当按键弹起时，I/O口在高电平。软件需要进行按键消抖处理。

2.5 输出模块

2.5.1 蜂鸣器模块

元器件型号选择： 有源蜂鸣器。
选择原因及功能： 有源蜂鸣器内置振荡源，只需通电即可发声，控制简单。

功能实现： 作为定时提醒的声光报警之一，当到达服药时间、药量不足等情况时发出提示音。
控制简单： 只需一个I/O口控制其供电或通过三极管驱动即可。

原理图： 蜂鸣器一端接电源，另一端通过一个NPN型三极管（如S8050）的集电极连接。三极管的基极串联一个电阻后连接到单片机的一个I/O口。当I/O口输出高电平时，三极管导通，蜂鸣器得电发声。

2.5.2 步进电机模块

元器件型号选择： 28BYJ-48步进电机 + ULN2003驱动芯片。
选择原因及功能：

28BYJ-48步进电机： 是一种五线四相永磁式步进电机，具有体积小、价格便宜、精度较高（通过减速箱实现较大减速比）、控制方便等特点。非常适合作为药盒的机械分药执行机构。它的减速比通常是1/64，这意味着电机轴转64圈，输出轴才转一圈，从而提供了更高的精度和更大的扭矩。
ULN2003驱动芯片： 是一款高压、大电流达林顿管阵列，内含7个NPN达林顿管。它可以直接驱动感性负载，如步进电机、继电器等。ULN2003能够提供足够的电流来驱动28BYJ-48步进电机，并具有输入输出隔离保护，简化了驱动电路设计。

原理图： 28BYJ-48步进电机有5根线，其中一根是公共端（通常为红色，接电源），另外四根是控制线（IN1, IN2, IN3, IN4）。这四根控制线分别连接到ULN2003的IN1-IN4引脚。ULN2003的OUT1-OUT4引脚分别连接到步进电机的四相绕组。ULN2003的COM引脚通常悬空或接地。ULN2003的电源VCC接系统电源，GND接地。单片机通过控制ULN2003的IN1-IN4引脚的高低电平顺序，即可控制步进电机的正转、反转和步进角度。

2.6 检测模块——HC-SR04超声波测距模块

元器件型号选择： HC-SR04。
选择原因及功能： HC-SR04是一种常用的超声波测距模块，具有测距范围广、精度高、接口简单等特点。

功能实现： 用于检测药仓内药片的液位，判断药量是否充足。通过测量超声波从发射到接收的时间，计算出药仓顶部到药片表面的距离。
接口简单： 只有VCC、GND、Trig（触发）和Echo（回响）四个引脚。
测距范围： 通常为2cm-400cm，足以满足药盒内部药量检测的需求。
精度： 可达0.3cm。

原理图： HC-SR04的VCC接5V电源，GND接地。Trig引脚和Echo引脚分别连接到单片机的两个I/O口。单片机通过Trig引脚发出10μs以上的高电平脉冲触发超声波模块，模块自动发射8个40KHz的超声波脉冲。当超声波遇到障碍物返回时，Echo引脚会输出高电平，其持续时间与超声波往返时间成正比。单片机通过计算Echo引脚高电平的持续时间，结合声速（约340m/s），即可计算出距离。

2.7 通信模块（可选）

根据远程通知的需求，可以选择以下两种常见的通信模块。

2.7.1 SIM800C GSM/GPRS模块（短信通知）

元器件型号选择： SIM800C。
选择原因及功能： SIM800C是一款紧凑型四频GSM/GPRS模块，支持短信、语音通话和数据传输功能。

功能实现： 用于发送短信通知监护人，如药量不足、未按时服药等。
稳定可靠： GSM网络覆盖广，短信通知稳定。
接口： 通过UART（串口）与单片机通信，使用AT指令集进行控制。
供电： 需要3.4V~4.4V的稳定电源，峰值电流可达2A，需要独立的电源模块供电。
其他： 需要配合SIM卡使用。

原理图： SIM800C的RXD和TXD引脚分别连接到单片机的TXD和RXD引脚（串口交叉连接）。VCC接独立供电电源，GND接地。需要外接SIM卡座和GSM天线。

2.7.2 ESP8266 WiFi模块（APP/微信小程序通知）

元器件型号选择： ESP-01S（或ESP-12F等）。
选择原因及功能： ESP8266系列模块是乐鑫科技推出的一款高集成度Wi-Fi SoC方案，可实现无线局域网通信。

功能实现： 可以将药盒数据上传至云平台，通过手机APP或微信小程序实现远程查看和通知，功能更灵活、扩展性更强。
成本低廉： ESP8266模块价格非常亲民。
易于开发： 支持多种开发方式，如AT指令、Arduino IDE、MicroPython等。
接口： 通常通过UART（串口）与单片机通信。
供电： 需要3.3V电源供电。

原理图： ESP8266的RXD和TXD引脚分别连接到单片机的TXD和RXD引脚。VCC接3.3V电源，GND接地。需要注意ESP8266与5V单片机之间的电平转换（如使用分压电阻或电平转换芯片）。

2.8 电源模块

元器件型号选择： AMS1117-5.0（LDO稳压芯片） 或 LM2596（DC-DC降压模块）。
选择原因及功能：

AMS1117-5.0： 如果输入电源接近5V且电流需求不大，可选择线性稳压芯片。它能够将稍高电压（如5.5V-12V）降压到5V为单片机和部分模块供电。优点是电路简单，缺点是压差大时发热量大，效率较低。
LM2596： 如果输入电源电压较高（如9V/12V电池）或需要驱动电流较大的模块（如SIM800C），则建议使用DC-DC降压模块。LM2596是开关稳压器，效率高，发热量小，能够提供较大的输出电流。
其他电源管理： 若使用锂电池供电，还需考虑锂电池充电管理芯片（如TP4056）和电池保护板。通信模块（如SIM800C）通常需要独立的LDO或DC-DC模块提供稳定的大电流3.3V/3.7V电源。

原理图： 输入电源（如9V电池或适配器）经过稳压芯片（如LM2596降压到5V）输出，为单片机、LCD1602、步进电机驱动芯片、蜂鸣器、超声波模块等提供5V工作电压。若有3.3V模块（如ESP8266），则需再通过一个AMS1117-3.3线性稳压芯片从5V降压到3.3V。

3. 软件程序设计

软件程序是实现智能药盒各项功能的“大脑”，主要包括系统初始化、时钟管理、按键扫描、LCD显示、定时提醒、自动分药控制、药量检测、通信功能等模块。程序采用C语言编写，基于Keil uVision开发环境。

3.1 程序主流程图

代码段

graph TD
    A[系统上电] --> B{初始化所有模块};
    B --> C{DS1302读取时间};
    C --> D{LCD显示时间/状态};
    D --> E{按键扫描};
    E -- 按下按键 --> F{处理按键事件};
    F --> G{更新显示/状态};
    E -- 无按键按下 --> H{定时器中断服务程序};
    H --> I{判断是否到达服药时间};
    I -- 是 --> J{蜂鸣器报警/LED闪烁};
    J --> K{自动分药};
    K --> L{超声波检测药量};
    L --> M{更新药量显示/通信通知};
    I -- 否 --> N{回到主循环};
    M --> N;
    G --> N;
    N --> D;

3.2 主要模块功能实现

3.2.1 系统初始化

上电后，首先对单片机、LCD1602、DS1302、定时器等进行初始化。

单片机初始化： 配置I/O口方向、中断使能、定时器工作模式等。
LCD1602初始化： 按照LCD1602的初始化流程发送指令，包括设置显示模式、清屏等。
DS1302初始化： 检查DS1302芯片是否正常工作，若芯片停止或时间不正确，则设置初始时间。
定时器初始化： 配置定时器0为16位定时器，用于产生定时中断，如每1ms或10ms中断一次，用于按键消抖、LED闪烁、时钟更新等。

3.2.2 DS1302时钟管理

时间读取： 编写DS1302的读写函数，通过三线SPI协议从DS1302中读取当前的年、月、日、时、分、秒信息。
时间设置： 通过按键调整时间后，将新时间写入DS1302芯片，确保掉电不丢失。
实时更新： 在定时器中断中，每隔一定时间（如1秒）从DS1302读取时间并更新到LCD显示屏上。

3.2.3 按键扫描与事件处理

按键消抖： 采用软件延时或定时器检测结合的方式进行按键消抖，防止按键抖动误判。例如，当检测到按键按下后，延时10ms再检测一次，如果仍是按下状态则认为是有效按下。
按键功能：

设置键： 进入/退出设置模式，切换设置项（时间、服药时间）。
加/减键： 在设置模式下，对当前设置项进行增/减操作。
确认键： 保存当前设置并退出设置模式，或在分药操作中进行确认。

程序逻辑： 在主循环中不断扫描按键状态，根据按键的按下和弹起事件来执行相应的功能。

3.2.4 LCD1602显示控制

字符/字符串显示： 编写LCD1602的发送指令和发送数据函数，实现单个字符和字符串的显示。
光标定位： 根据需要定位光标位置，显示不同的信息，如当前时间、药盒状态、提示信息等。
刷新显示： 在主循环或定时器中断中，定时刷新LCD显示内容，保持信息实时更新。

3.2.5 定时提醒功能

服药时间存储： 使用单片机内部EEPROM（对于STC单片机，可利用Flash模拟EEPROM）或外部EERPOM（如24C02）存储多个服药时间点（如每天三餐后）。
时间比较： 在定时器中断中，每隔1秒钟获取当前时间，并与预设的服药时间进行比较。
报警提示： 当当前时间与某个服药时间点匹配时，触发蜂鸣器鸣叫、LED灯闪烁，并在LCD上显示“服药时间到！”等提示信息。
解除报警： 用户通过按键确认已服药后，解除报警，并记录本次服药时间（可选）。

3.2.6 自动分药控制

步进电机驱动： 根据28BYJ-48步进电机的四相驱动方式（如四相八拍或四相四拍），编写步进电机正转和反转的控制序列。
分药机构： 步进电机通过减速箱和机械结构（如旋转盘、推杆等）将药仓内的药片推出。每次分药对应步进电机转动一定的角度（即步数）。
剂量控制： 通过预先标定，确定不同剂量的药片所需步进电机转动的步数。用户在设置界面选择服药剂量后，程序控制步进电机转动相应步数，完成分药。
限位保护： 在分药机构的关键位置安装限位开关（可选），防止步进电机过载或运行超出范围。

3.2.7 药量检测功能

HC-SR04测距： 编写HC-SR04的驱动程序。通过Trig引脚发送触发脉冲，然后等待Echo引脚的高电平脉冲，利用定时器计算高电平持续时间，根据公式：距离 = （高电平时间 * 声速）/ 2，计算出药片到超声波模块的距离。
药量判断： 预先测量药仓满药时的距离和空药时的距离。根据当前测得的距离与这两个距离的比较，判断药量是充足、不足还是空。
低药量报警： 当检测到药量低于设定的阈值时，在LCD上显示“药量不足！”提示，并可触发通信模块发送通知。
数据平滑： 可以对多次测量的距离进行平均或滤波处理，提高测量精度和稳定性。

3.2.8 通信功能（可选）

串口通信初始化： 配置单片机UART接口的波特率、数据位、停止位、奇偶校验位等。
AT指令控制：

SIM800C： 通过串口发送AT指令（如AT+CMGF=1设置短信模式，AT+CMGS="手机号"发送短信），接收模块返回的响应。
ESP8266： 通过串口发送AT指令（如AT+CWJAP="SSID","PASSWORD"连接WiFi，AT+CIPSTART="TCP","服务器IP",端口号建立TCP连接，AT+CIPSEND=长度发送数据），实现数据上传。

数据协议： 定义通信数据格式，确保单片机与远程平台之间数据解析的正确性。
异常处理： 编写通信模块的错误处理机制，如发送失败重试、网络掉线重连等。

3.3 部分关键代码段（伪代码示例）

// DS1302时间结构体
typedef struct {
    unsigned char year;
    unsigned char month;
    unsigned char day;
    unsigned char week;
    unsigned char hour;
    unsigned char minute;
    unsigned char second;
} Time_TypeDef;

Time_TypeDef currentTime; // 当前时间
Time_TypeDef medicationTimes[3]; // 存储三个服药时间点

// LCD1602写指令
void LCD_WriteCmd(unsigned char cmd) {
    // 设置RS, RW, EN引脚电平，发送指令
}

// LCD1602写数据
void LCD_WriteData(unsigned char dat) {
    // 设置RS, RW, EN引脚电平，发送数据
}

// DS1302写入字节
void DS1302_WriteByte(unsigned char addr, unsigned char dat) {
    // 三线协议写入
}

// DS1302读取字节
unsigned char DS1302_ReadByte(unsigned char addr) {
    // 三线协议读取
    return dat;
}

// 读取当前时间
void Get_CurrentTime() {
    currentTime.year = BCD_To_DEC(DS1302_ReadByte(0x8C)); // 读取年份并BCD转十进制
    // ... 读取其他时间信息
}

// 设置服药时间函数
void Set_MedicationTime(unsigned char index, unsigned char hour, unsigned char minute) {
    medicationTimes[index].hour = hour;
    medicationTimes[index].minute = minute;
    // 存储到EEPROM
}

// 步进电机正转一步
void Motor_StepForward() {
    // 根据步进电机相序输出高低电平
}

// 超声波测距函数
unsigned int HCSR04_GetDistance() {
    // 触发Trig引脚
    // 等待Echo引脚高电平
    // 计算高电平持续时间
    // 返回距离
    return distance;
}

// 主函数
void main() {
    System_Init(); // 系统初始化
    Get_CurrentTime(); // 上电读取时间

    while(1) {
        // LCD显示
        Display_Time_Status();

        // 按键扫描与处理
        Key_Scan_Process();

        // 定时器中断处理，每秒更新时间，检查服药时间
        // 在定时器中断中：
        // if (currentSecond != prevSecond) {
        //     prevSecond = currentSecond;
        //     Get_CurrentTime(); // 再次读取时间，保证实时性
        //     Check_Medication_Time(); // 检查是否到服药时间
        //     HCSR04_GetDistance(); // 定时检测药量
        // }
    }
}

// 定时器中断服务程序示例（T0中断，假设每1ms中断一次）
void Timer0_ISR() interrupt 1 {
    static unsigned int msCount = 0;
    msCount++;
    if (msCount >= 1000) { // 每1秒
        msCount = 0;
        Get_CurrentTime(); // 更新时间
        Check_Medication_Time(); // 检查服药时间
        HCSR04_GetDistance(); // 检查药量
        // ... 其他定时任务
    }
    Key_Scan_Debounce(); // 按键消抖处理
}

// 检查服药时间
void Check_Medication_Time() {
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        if (currentTime.hour == medicationTimes[i].hour &&
            currentTime.minute == medicationTimes[i].minute &&
            currentTime.second == 0) { // 精确到秒
            // 蜂鸣器报警
            Buzzer_On();
            // LCD显示提醒
            LCD_Display_Reminder("Time to take medicine!");
            // 启动分药流程
            Motor_Dispense_Pill(medicationDosage[i]);
            break;
        }
    }
}

// 分药函数
void Motor_Dispense_Pill(unsigned char dosage) {
    unsigned int steps = 0;
    if (dosage == 1) steps = 200; // 假设一粒药需要200步
    else if (dosage == 2) steps = 400; // 假设两粒药需要400步
    // ... 根据剂量确定步数
    for (int i = 0; i < steps; i++) {
        Motor_StepForward();
        Delay_ms(2); // 步进电机步进延时
    }
}

4. 系统调试与功能实现

4.1 硬件调试

电源模块调试： 检查稳压芯片输出电压是否稳定，确保各模块供电正常。
单片机最小系统调试： 烧录一个简单的LED闪烁程序，验证单片机晶振、复位电路是否正常工作。
LCD1602调试： 烧录LCD显示测试程序，测试LCD是否能正常显示字符，对比度是否可调。
DS1302调试： 烧录DS1302读写时间测试程序，验证芯片是否能读写时间，掉电后时间是否保持。
按键模块调试： 烧录按键检测程序，验证按键按下和弹起是否能被正确识别，消抖是否有效。
蜂鸣器调试： 烧录蜂鸣器控制程序，测试蜂鸣器能否正常发声。
步进电机调试： 烧录步进电机控制程序，测试电机能否正转、反转，步距是否准确。
HC-SR04调试： 烧录超声波测距程序，测试模块能否正确测量距离，精度是否符合要求。
通信模块调试（可选）：

SIM800C： 插入SIM卡，通过AT指令测试短信发送和接收功能。
ESP8266： 连接WiFi，测试能否Ping通服务器，发送数据到云平台。

4.2 软件联调与功能测试

在各模块硬件调试正常后，进行软件联调，逐步实现系统功能。

时钟与显示功能测试： 验证DS1302读取的时间能否准确显示在LCD上，并且能通过按键设置时间。
定时提醒功能测试： 设置一个接近当前时间的服药时间点，观察是否能触发蜂鸣器报警和LCD显示提醒。测试解除报警功能。
自动分药功能测试： 设置服药剂量，观察步进电机能否精确转动，将指定数量的药片推出。可以使用不同大小和形状的模拟药片进行测试，调整步进电机的步数，以适应不同药片的分发。
药量检测功能测试： 在药仓中放入不同数量的药片，测试超声波模块能否准确检测药量，并显示相应的药量状态。模拟药量不足的情况，看是否能触发报警。
远程通知功能测试（可选）：

短信通知： 当药量不足或未按时服药时，验证是否能向预设手机号发送短信通知。
APP/微信通知： 验证药盒数据能否实时上传到云平台，手机APP或微信小程序能否接收到推送通知。

4.3 结构设计与优化

药盒结构： 药盒的物理结构是实现自动分药的关键。需要设计多个药仓（例如，按照一周七天或多类药物分类），以及一个能够精确推出药片的机械结构。通常会采用旋转盘或推杆式结构。药仓应有透明盖子，方便观察药片状态。
药片防潮： 药盒材料选择应考虑防潮性，必要时内部加入干燥剂。
人机交互界面： 考虑用户体验，按键布局合理，LCD显示信息清晰易懂。
供电方式： 优先考虑电池供电，如可充电锂电池，并加入充电管理模块，方便用户充电。
整体尺寸： 药盒应设计得便携，便于携带或放置在家中。

5. 总结与展望

5.1 总结

本基于51单片机的智能药盒设计，成功实现了定时提醒、自动分药、药量检测和可选的远程通知功能。通过合理选择元器件和精心设计软硬件，有效解决了传统药盒的局限性，为需要长期服药的用户提供了一个智能、便捷、安全的用药管理解决方案。STC89C52RC单片机作为主控芯片，凭借其丰富的I/O资源、内置定时器和串口等功能，完全满足了本设计的功能需求。各模块的选择都兼顾了性能、成本和易用性，使得整个系统具备较强的实用性和可实现性。

5.2 创新点