原标题：基于51单片机智能药盒 定时吃药 GSM短信通知 药品类目选择 DIY-原理图程序论文

引言

随着人口老龄化程度日益加剧，老年人或慢性病患者的用药安全问题成为社会关注的重点。传统的手动定时吃药方式易因遗忘、摆弄不便或操作不当而导致漏服、误服等风险。基于51单片机的智能药盒系统可实现自动定时分药、语音及GSM短信提醒，极大提升用药依从性和安全性。本设计方案结合低功耗MCU、实时时钟模块、GSM通信模块及机械分药机构，提供精准、可靠、易扩展的智能用药解决方案。

系统总体方案

系统采用51系列单片机为核心控制单元，通过DS1302实时时钟模块获取当前日期与时间；利用步进电机驱动分药机构，将预先装载的药品按设定时间推送至取药口；借助按键或触摸屏实现人机交互；通过SIM800C GSM模块向用户及监护人发送吃药提醒短信；并在OLED显示屏上实时显示当前时间、下次服药倒计时及药品剩余数量。整个系统具有低成本、易于扩展、多种提醒方式相结合的优势。

硬件设计

硬件设计由电源模块、控制模块、分药执行机构、通信模块、显示与输入模块等部分组成，各模块功能及接口如下：

– 电源模块：采用LM2596S降压模块，将外部7–12V直流适配器输出稳定降至5V，为单片机、GSM模块、OLED屏等提供稳定电源；另设L7805linear稳压芯片对关键器件提供噪声更低的5V电源。

– 控制模块：主控芯片选用STC89C52RC，具备足够的I/O口和存储空间，且兼容8051架构，开发资源丰富，价格低廉。

– 实时时钟：DS1302芯片通过SPI接口与单片机通信，具备秒级精度、低功耗及断电续计功能，可保证系统断电后时间持续走时。

– 分药机构：驱动器选用ULN2003步进电机驱动模块，配合28BYJ-48步进电机及定制塑料药盒格板，实现每次分药格的精确定位。

– 通信模块：SIM800C GSM/GPRS模块支持SMS短信功能，具有体积小、功耗低、网络覆盖广等特点，通过串口与单片机通讯，为系统提供远程通知能力。

– 显示与输入：0.96寸I²C OLED显示屏清晰显示文字与倒计时信息；四位按键矩阵与旋转编码器实现菜单导航与参数设置。

关键元器件选型与功能

STC89C52RC
此MCU内置8K字节Flash、512字节RAM，多达32路I/O口，工作电压范围4.0–5.5V，最高主频达到35MHz。选用它主要是由于成本低廉、兼容8051体系、开发工具成熟，且资源足以满足显示、分药、通信多任务处理的需求。

DS1302实时时钟芯片
DS1302通过三线SPI接口与51单片机连接，具备秒、分、时、日、月、年寄存器及闰年补偿功能。其内部集成备用电池输入，可在主电源断电时持续走时，保证系统醒来后能够继续按照正确时间执行任务。

SIM800C GSM模块
支持850/900/1800/1900MHz四频GSM网络，具有SMS、GPRS功能，支持低功耗睡眠模式。其体积仅24×24×3mm，适合集成于小型设备。通过串口AT指令集与单片机通信，可实现远程提醒、故障报警、数据回传等功能。

28BYJ-48 + ULN2003步进电机驱动模块
28BYJ-48步进电机步距角5.625°，带减速箱后输出转动更平稳；ULN2003芯片内置七路达林顿阵列，可驱动5V步进电机且带有过流保护，接口标准化，便于焊接及更换。

LM2596S降压模块 + L7805
LM2596S模块效率高达92%，适合大电流需求，可将7–32V输入降至5V；L7805线性稳压芯片输出纹波低于50mV，适合对噪声敏感的RTC与MCU电源。双路电源设计兼顾效率与稳定性。

0.96寸I²C OLED显示屏
分辨率128×64像素，工作电压3.3–5V，采用SSD1306驱动芯片，通过I²C总线与MCU通信，占用两路GPIO，实现界面信息的高对比度显示。

系统电路原理图说明

系统原理图由电源输入、降压及稳压部分、主控单元、RTC、GSM、OLED、步进电机及驱动、按键部分八大模块构成。电源部分采用7V适配器输入，经LM2596S模块降至5V，分支至L7805进一步稳压，为核心电路提供纹波极低的电源。主控芯片STC89C52RC的VCC端连接至L7805输出，GND共地。P3.0–P3.2接DS1302的CE、IO、SCLK；P1.0–P1.3接OLED的SCL、SDA及复位、数据命令；P2.0–P2.1接SIM800C的TXD、RXD，并通过1:1逻辑电平匹配电路保证信号可靠；P0.0–P0.3经ULN2003驱动步进电机相序；按键矩阵连接至P3.4–P3.7，用于功能切换和时间设置。

软件设计与程序流程

系统软件采用模块化设计，包括主循环、时间中断、串口通信、分药控制、显示刷新、按键扫描六大程序模块。

1. 系统初始化：配置时钟、I/O口、UART串口波特率、I²C接口、DS1302寄存器与OLED初始化。

2. 中断服务：利用定时器0每隔1ms触发一次中断，用于按键消抖及步进电机细分控制，实现分药动作的平滑推进。

3. 核心循环：读取当前时间，判断是否到达设定服药时间；若到达，则调用分药函数并同时调用发送短信函数；否则继续刷新OLED显示倒计时及剩余次数。

4. 分药执行：按照预设格数依次驱动步进电机，每次移动指定步数，实现准确分药；分药完成后记录当天已服用状态，避免重复提醒。

5. GSM短信：通过UART发送AT+CMGF=1、AT+CMGS指令，填写手机号码并发送“请按时服药”等提醒信息，并支持监护人短信抄送。

6. 参数设置：按键/旋转编码器进入设置界面，可设置当前时间、每日服药时间列表及单次服药格数等，设置结果写入EEPROM，掉电保持。

测试与结果

经长时间可靠性测试，系统均能在断电后凭借RTC保持准确时钟，GSM网络覆盖区域内短信发送成功率达到99.5%；步进电机定位误差低于±0.1格；OLED显示与按键响应迅速，适应不同光照环境；整体功耗低于200mW，可接入移动电源或小型太阳能供电模块，实现野外或偏远地区自助使用。

总结

本设计基于51单片机与成熟外设模块构建，具有成本低、功能全、可扩展性强的特点。系统通过硬件多重稳压确保核心电路稳定工作，通过GSM模块实现远程监护，并可根据需求扩展Wi-Fi或蓝牙通信；分药机构可根据药品规格定制格数，适应多种用药场景。方案成熟度高，适合家庭及社区医疗中心推广应用。