Talking pill-boxir.lib.ksu.edu.tw/bitstream/987654321/21611/2/專題製作.pdf崑山科技大學...

崑山科技大學

電子工程系

學士專題製作報告

會說話的藥盒

Talking pill-box

指導教授：曾清標

專題組員：孔垂華學號：4990K023

徐培軒學號：4990K049

中華民國 103 年 06 月

1

103

學士專題

製作報告

會說話的藥盒

電

子

工

程

系

崑山科技大

學

徐培軒

孔垂華

撰

1

會說話的藥盒

中文摘要

崑山科技大學電子工程系

摘要

家屬們在照顧阿茲海默症患者時，要住要患者的用藥情況，他們常常忘記吃

要、吃錯藥，或忘了已經服過藥又過量服用，那老人服藥時必須有人在旁邊陪伴，

幫助病人將要全部服下，以免遺忘或錯服。如果患者不能準時服用藥物，那麼對

病情是非常不利的。由於醫療水準的提高，人類的平均壽命不斷延長，活到七、

八十歲已經不是什麼稀奇的事了。然而活得愈久，意味著“老化”幾乎是每個人無

法避免的事實。

所以我們利用定時的功能，LED 閃爍以及錄放音器的聲音，來提醒服藥者

應該吃藥了，不單單只是電子叫聲，我們還能更親近、人性化。

2

誌謝

歲月不饒人，時間過的非常快速，一下子就到了四年及快畢業了，

彷彿昨天我才剛進大學一樣，回味著在宿舍的生活，好吧，懷念跟回

想就證明自己已走上年紀，大學要自制，沒人會時常叮著你，大學生

活真的很好玩，還有真的非常感謝曾清標主任，以及實驗室學長，還

時常幫忙我們，讓我們學到充分的專業知識。

感謝曾清標主任及學長們的教導，讓我們能在這領域上更充分了

解，課堂上教的東西遠不及實驗時學的東西，課堂上沒教的東西太多

了。

在學校能學到最多的專業知識就是在實驗室了，實驗的學長都很

厲害，彷彿一踏出校園就一堆企業公司搶著要，這是一個臥虎藏龍的

地方，我們實驗室非常自由，有自己個人空間，不懂的地方可以直接

問學長，學長很樂意教導你，有時間就去實驗室逛逛也沒關係，就把

那裡當作自己的家一樣。

3

目錄中文摘要 ------------------------------------------------ 1

誌謝 ---------------------------------------------------- 2

目錄 ---------------------------------------------------- 3

圖目錄 -------------------------------------------------- 4

表目錄 -------------------------------------------------- 5

元件說明 ------------------------------------------------ 6

第一章、序論

1.1動機 --------------------------------------------- 7

1.2目的 --------------------------------------------- 8

第二章、會說話的藥盒概述

2.1 功能概述 ---------------------------------------- 11

2.2 未來發展 ---------------------------------------- 12

第三章、Dispic30f4011

3.1晶片簡介 ----------------------------------------- 13

3.2特性 --------------------------------------------- 14

3.3腳位圖 ------------------------------------------- 15

3.4晶片架構 ----------------------------------------- 16

3.5功能概述 ----------------------------------------- 17

3.6 10位元高速類比數位轉換器（ADC）模組 ------------- 17

第四章、系統架構

4.1 系統流程圖 -------------------------------------- 19

4.2 硬體說明 ---------------------------------------- 20

4.3 程式 -------------------------------------------- 21

4.4 錄放音電路圖 ------------------------------------ 27

4.5 LCD介紹 ----------------------------------------- 28

第五章、PCB版layout圖 ----------------------------- 31

第六章、會說話的藥盒實體圖 -------------------------------- 32

第七章、參考文獻 ---------------------------------------- 33

4

圖目錄圖3-1 dsPic30F4011腳位 --------------------------------- 14

圖3-2 晶片架構圖 ---------------------------------------- 16

圖4-1 流程圖 -------------------------------------------- 19

圖4-2 作品 ---------------------------------------------- 20

圖4-3 錄放音器電路圖 -------------------------------------- 27

5

表目錄表1-1 元件說明表 ------------------------------------- 6

表1-2 LCD腳位說明 ------------------------------------ 28

表1-3 LCD資料匯流排的流向 ---------------------------- 29

表 1-4 LCD 程序動作與指令 ----------------------------- 30

6

圖片名稱

電阻

發光二極體

LCD顯示器

喇叭

按鍵

MICROCHIP 4011

語音 IC

咪頭

表 1-1 元件說明表

7

第一章序論

1.1動機：

由於醫療水準的提高，人類的平均壽命不斷延長，活到七、八十

歲已經不是什麼稀奇的事了。然而活得愈久，意味著“老化”幾乎是每

個人無法避免的事實。老化雖是一種自然現象，但隨之而來的，卻是

一堆慢性疾病。對現代人而來說，天花、霍亂、瘧疾等傳染病已不足

為懼，怕的是高血壓、糖尿病、心臟、腦血管病變等等來纏身。尤其

令人擔憂的莫過於得到“老年痴呆症”。

8

1.2目的：

阿茲海默症是一種大腦逐漸退化的過程，它最早是由一位德國神

經學專家 Alois Alzheimer 於 1908 年所提出。主要特徵是逐步惡

化且明顯的記憶力喪失，語言表達能力異常，性格改變，以及認

知功能變差，無法自理生活等。它是老年痴呆症最主要的原因之

一，在美國約佔全部老年痴呆症的 2/3，每年花在照顧及醫療的

費用都非常龐大。是什麼原因造成阿茲海默症？由解剖病理學上

發現，病人的大腦皮質糾纏大量的神經纖維和充滿了老化的斑塊；

廣泛而不規則的腦萎縮；腦神經細胞明顯減少與喪失，整個腦的

重量也比正常人輕 10%～15%。若從神經化學傳導物質的研究顯

示，病人的記憶力及認知功能異常，主要和腦部膽素（Choline）

的功能降低有關，特別是負責製造乙醯膽鹼（Acetylcholine）的

轉化（Choline acetyltranferase）簡稱 CAT。

在阿茲海默症病人的大腦皮質及海馬（hippocampus）內，CAT

功能比正常者減低了 40%～90%。這個理論被許多實驗支持，也

提供藥物治療一個全新的方向。阿茲海默症有一些危險因子（risk

factors）：1.年齡：年紀大仍是阿茲海默症首要的危險因素，大約

每增加 4.5 歲，發生率就增加一倍，85 歲以上的老年人大概一半

都患有老年痴呆症。2.家族史：約 40%的病人近親中也患有阿茲

9

海默症。近年來發現在第 21、19 或 14 對染色體有不正常的基因

型態，這種基因是顯性遺傳（Autosmaldominant），它造成的老年

痴呆也較早發病。3.頭部受傷：可能是由於受傷造成腦細胞喪失

或加速老化斑塊的形成。其他如女性，教育水準低，鋁元素過量

或有些全身性疾病像甲狀腺功能異常，糖尿病、心衰竭、中風等，

也和老年痴呆症有關連。

在阿茲海默症的根本原因及致病機轉尚未完全解答前，治療

阿茲海默症的主要方針僅在控制症狀，而非治癒疾病本身。對許

多家醫科醫師來說，診斷阿茲海默症常感到困擾，且覺得麻煩，

因為病史很難問，症狀又模糊不清。然而身為家庭醫師，我們站

在接觸、照護病人的第一線上，最有機會提早發現早期的阿茲海

默症。若能依據有條理的診斷步驟及早診斷、及早治療，對病人

的生活品質很有助益，也減輕不少家庭的壓力和負擔。家庭醫師

在擬定治療計畫時，要讓病人和家屬一起參與，互相討論，才能

了解病人家庭真正的需要和期望。還要結合各種專業的力量，如

營養師、社工人員、居家照護、安養機構等，讓阿茲海默症的老

年人，能平安有尊嚴地過完他的人生。

所以我們想說做一個吃藥的提醒設備，可以提醒這些忘記吃

藥的老年人，讓他們知道吃藥的時間，跟次數，以提供正確的用

10

藥方法，我們利用時間，和錄音器，讓親人的聲音叫他們吃藥。

11

第二章會說話的藥盒概述

2.1 功能概述：

每個人的吃藥時間各有不同，此專題的功能就是，使用者可以依

自己吃要的時間下去做調整，而且還有LCD顯示現在的時間是幾點幾

分，時間到了並錄放音器播放出人的聲音提醒家人吃藥時間到了，該

服用哪格藥。

12

2.2 未來發展：

智慧的時代已來臨，觸控面板也是目前所流行的，日後可以加以

改良，可利觸控面板，直接以觸碰式設定時間，時間到則藥盒會自動

打開，時間未到的則不會自動打開，好讓人不會服錯藥。

又或者該格藥盒會亮起紅燈，提醒吃藥的病人別吃做格子，LCD

面板上也會跟著顯示目前時間該吃哪格藥。

13

第三章、Dispic30f4011

3.1晶片簡介

1.單晶片dsPIC30F4011為Digital Signal Peripheral Interface

Controller的縮寫，意為『數位訊號週邊介面控制器』之意

2.dsPIC30F4011為Microchip公司所設計生產 3.為一16 bit的微處

理器(PIC16F877為8 bit) 4.程式撰寫：C 或組合語言

5.為16位元的處理器有一般傳統為處理器的功能外，更整合了數位訊

號處理的功能，他能作為電能控制、訊號處理、系統控制等應用，且

具有許多邊周功能例如:10位元或12位元類比數位轉換器、輸入捕捉、

輸出比較等等功能

14

3.2特性

DSP 引擎特性：

(1)雙數據取操作

(2)DSP 操作的累加器回寫

(3)模尋址和位反轉尋址模式

(4)兩個40位寬的累加器，具備可選飽和邏輯

(5)17位元x 17位元單週期硬件小數/整數乘法器

(6)所有 DSP指令均為單週期指令

(7)單週期 ±16位移位

外設特性：

(1)高灌/拉電流源的I / O引腳：25 mA/25毫安

(2)帶可編程預分頻器的定時器模塊：5個16位定時器/計數器;

選擇性地對16位到32位定時器模塊定時器

(3)16位輸入捕捉功能

(4)16位比較/ PWM輸出功能

(5)3線SPI™模塊（支持4幀模式）

(6)I2C™模塊支持多模式和7-bit/10-bit解決

(7)2個UART模塊，FIFO緩衝器

(8)1個CAN模塊，2.0B標準

15

3.3 腳位圖

圖 3-1 dsPic30F4011 腳位圖

此專題作品用的是 Microchip dsPIC30F4011，使用到的有數位輸出入

埠(I/O) ，和類比數位訊號轉換(A/D)的功能，如(圖 1)2~10 為輸出入

埠 RB、14~16 為輸出入埠 RC、18.19.22.23 為輸出入埠 RD、24~30

為輸出入埠 RF、17&33~38 為輸出入埠 RE；2~10 腳也可設定為 A/D

功能的通道，此作品只用了 2 個訊號，所以只需要用到 AN0 和 AN1

兩個通道；此外如果使用到灌溉馬達和遠短監控的話，就有需要用到

PWM 和 UART 的腳位，算是比較進階的功能。

16

3.4 晶片架構

圖 3-2 晶片架構圖

17

3.5功能概述

此顆晶片是16位元處理器，具有真實硬體的DSP數位訊號處理的能力，

即時控制功能；中斷向量表共有62個向量，包含了最多8個不可遮斷

的中斷向量以及高達54個的中斷來源。

周邊功能:數位輸出入、計時器、10位元或12位元類比轉換器、通用

非同步傳輸介面、輸入捕捉、SPI 、輸出比較與PWM、I2C 、資料轉

換介面(DCI) 、定位(光學)編碼介面(QEI) 、控制器區域網路(CAN)。

dsPIC數位訊號控制器可依用途概分為3個大家族:一般用途、馬達控

制與電能轉換、感測器訊號處理；控制器的鷹用範圍:馬達控制、網

際網路連結、語音與音效處理、電能轉換與監測、感測器控制、汽車

應用。

3.6 10位元高速類比數位轉換器（ADC）模組

10位元高速模數轉換器（ADC）可將模擬輸入信號轉換為 10位元數字

值。該模組基於逐次逼近寄存器（Successive Approximation

Register，SAR）結構，可實現最大 1 Msps 的採樣速率。 ADC 模塊

具有 16個模擬輸入通道，經過多路開關連接到4 個採樣/ 保持放大

器。採樣/ 保持電路的輸出輸入到轉換器，

18

經轉換器轉換後得到數字結果。可通過軟件選擇模擬參考電壓為器件

供電電壓（AVDD/AVSS）或（VREF+/VREF-）腳位上的電壓。 ADC 模

組具有一個獨特的功能：當元件處於休眠模式時， ADC 仍能工作。

ADC模組具有 6 個16 位元寄存器：

• A/D控制暫存器1 （ADCON1）



• A/D輸入選擇暫存器（ADCHS）

• A/D端口配置暫存器（ADPCFG）

• A/D輸入掃描選擇暫存器（ADCSSL）

ADCON1、ADCON2 和 ADCON3暫存器控制 ADC 模

組的工作。

ADCHS 暫存器選擇要轉換的輸入通道。

ADPCFG 暫存器用於將端口腳位配置為模擬輸入或數

字I/O。

ADCSSL 暫存器用於選擇要掃描的輸入通道。

19

第四章系統架構

4.1 系統流程圖

圖 4-1 流程圖

20

4.2 硬體說明

圖 4-2 硬體說明

21

4.3 程式說明

#define FCY 2000000

#define CPU_SPEED 8 // CPU speed is 16 Mhz !!

//---------------------------------------------------------

--------------------------

#define LCD_RS LATFbits.LATF4

#define LCD_RW LATFbits.LATF5

#define LCD_E LATFbits.LATF6

#define LCD_E_MODE ADPCFGbits.PCFG7

#define DIR_LCD_RS TRISFbits.TRISF4

#define DIR_LCD_RW TRISFbits.TRISF5

#define DIR_LCD_E TRISFbits.TRISF6

#define LCD_DATA LATF

#define DIR_LCD_DATA TRISF

//---------------------------------------------------------

--------------------------

#define high_voltage 0xff // 定義輸出高電壓

#define low_voltage 0x00 // 定義輸出低電壓

//#define LED_DATA LATB

22

//#define DIR_LED_DATA TRISB

#define SW0 PORTEbits.RE0



#define DIR_SW0 TRISEbits.TRISE0



#define DIR_SW4 TRISDbits.TRISD0

#define speaker PORTBbits.RB0

#define DIR_speaker TRISBbits.TRISB0

#define light1 PORTBbits.RB1

23

#define DIR_light1 TRISBbits.TRISB1





#define INPUT 1 // 定義1為輸入方向

#define OUTPUT 0 // 定義0為輸出方向

//---------------------------------------------------------

--------------------------

int

second,minute,hour,a=0,b=0,c=0,d=0,e=0,f=0,i=23,j=23,k=23;

char sw_flag = 0;

char sw2_flag = 0;

void SHOW_Time(void);

void SHOW_When(void);

void SHOW_SET(void);

void SHOW_SET2(void);



24

//---------------------------------------------------------

--------------------------

int main( void )

{

ADPCFG = 0xffff;

speaker = 0xffff;

light1 = 0xffff;

light2 = 0xffff;

light3 = 0xffff;

DIR_speaker = OUTPUT;

DIR_light1 = OUTPUT;


25


DIR_SW0 = INPUT;

DIR_SW1 = INPUT;

DIR_SW2 = INPUT;

DIR_SW4 = INPUT;

OpenLCD( );

ConfigIntTimer4( T4_INT_PRIOR_7 & T4_INT_ON ) ; // Timer1 的

中斷優先等級設 7 (最高) & Timer1 的中斷 ON

OpenTimer4( T4_ON & T4_IDLE_STOP & T4_GATE_OFF & // 計時器模

組開關 & 閒置模式下計時器模組的開關 & 計時器管制閘的開關 &

T4_PS_1_256 & T4_SOURCE_INT , // 計時器預除器的設定 & 計時器

時脈同步開關 & 計時器時脈來源選擇

(FCY/ 256) ) ;

INTCON2bits.INT2EP = 0 ;

IEC1bits.INT2IE = 1 ;

IPC5bits.INT2IP = 0b110 ;

INTCON2bits.INT1EP = 0 ;

IEC1bits.INT1IE = 1 ;

IPC4bits.INT1IP = 0b101 ;

26

//char

table[8]={ 0xfffe,0xfffd,0xfffb,0xfff7,0xffef,0xffdf,0xffbf

,0xff7f };

while(1) //永久迴圈

{

if(hour == i && minute==0)

{

sound(3);

LED_1(3);

27

4.4 錄放音器電路圖

圖4-3 錄放音器電路圖

28

4.5 LCD介紹：

1. LCD分文字/繪圖兩型，其接腳定義如下表：

腳位

名稱

功能

動作

1 GND

電源接地 0V

2 VCC

電源正端 +5V

3 Vo

亮度調整

電壓愈低螢幕愈亮，平常接地

4 RS

暫存器

選擇信號

選擇DB0~7傳送為資料或命令

0=送到命令暫存器，1=送到資料暫存

器

5 R/W

Read/Write 信

號

選擇DB0~7對LCD為讀取或寫入

0=Write寫入，1=Read讀取

6 E

致能信號

1=致能LCD，0=禁能LCD

7-10 DB0~3

低四位元匯流

排

可用4 bit輸入資料、命令及位址

11-14 DB4~7

高四位元匯流

排

配合DB0~3以8 bit輸入資料、命令及

位址

15-16 A-K

背光LED

接上電源可令LCD背景發亮

表1-2 LCD腳位說明

29

2. LCD由接腳4~6：E(致能)、R/W(1讀/0寫)、RS(暫存器選擇)控制資

料匯流排(7~14)的流向：

E

RS

R/W

DB0~7

0

x

x

無動作

1 0 0 寫入命令到指令暫存器(IR)

1 0 1 讀取忙碌旗標(BF)到DB7

1 1 0 寫入資料到資料暫存器(DR)

1 1 1 讀取資料暫存器(DR)的資料

表1-3 LCD資料匯流排的流向

30

3. 階段程序動作與指令：

階段

動作

指令

腳位定

義

設定RS、R/W、E及

DB0~7

如：

sbit RS=0xb5; //P35=RS

sbit RW=0xb6; //P36=RW

sbit EN=0xb7; //P37=E

sfr DATA_BUS=0x90; //DATA bus=P1

初始化

功能設定

LCD_Cmd():傳遞指

令函數

如:

LCD_Cmd(0x38); //DL=1：8bit傳輸,N=1：顯示2

行,F=0：5*7字型

其他

void

LCD_Cmd(unsigned

char comm) {

DATA_BUS=comm;

RS=0;RW=0;EN=1;

Delay(60);

EN=0;}

如:

LCD_Cmd(0x 0c ); //顯示幕ON,不顯示游標,游

標不閃爍

LCD_Cmd(0x06); //顯示完游標右移,游標移位禁

能

LCD_Cmd(0x01); //清除顯示幕

LCD_Cmd(0x02); //游標回原位

顯示- CG

ROM資料-

只要寫入

資料即可

取出內定

字元

第一行位置

LCD_Cmd(0x80); //游標由第一行開始顯示

顯示

Send_data(“ 1” );

void Send_Data(char Data) {

DATA_BUS=Data; //資料送到BUS

RS=1;RW=0;EN=1; //資料到LCD內

Delay(60);

EN=0; }

第二行位置

LCD_Cmd(0xC0); //游標由第二行開始顯示

閃爍

LCD_Cmd(0x08); Delay(60000); //D=0關閉

LCD_Cmd(0x 0c ); Delay(60000); //D=1開啟

移位

LCD_Cmd(0x 1c ); Delay(60000); //顯示幕右

移

//LCD_Cmd(0x18); Delay(60000);//顯示幕左移

表1-4 LCD程序動作與指令

31

第五章 PCB版layout圖

32

第六章會說話的藥盒實體圖

33

參考文獻

http://www.ohayoo.com.tw/%E8%AA%8D%E8%AD%98%E9%98%BF%E8%

8C%B2%E6%B5%B7%E9%BB%98%E7%97%87~%E8%AB%87%E5%AE%B6%E5%B

A%AD%E9%86%AB%E5%B8%AB%E7%9A%84%E8%A7%92%E8%89%B2.htm

http://www.nani.com.tw/slearn/slphy/phy_b/phy_b_25.jsp

http://www.cpu.com.tw/kh/alarm/voice/voice.html

http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%98%BF%E5%85%B9%E6%B5%B7

%E9%BB%98%E7%97%85

http://www.ohayoo.com.tw/%E8%AA%8D%E8%AD%98%E9%98%BF%E8%8C%B2%E6%B5%B7%E9%BB%98%E7%97%87~%E8%AB%87%E5%AE%B6%E5%BA%AD%E9%86%AB%E5%B8%AB%E7%9A%84%E8%A7%92%E8%89%B2.htm



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