【单片机毕业设计推荐】基于 STM32 的智能定时取药提醒装置设计与实现，基于 STM32 单片机的红外感应药盒控制系统开发（024302）-育师

文章目录

20 个相关毕业设计备选题目
项目研究背景
摘要
总体方案
- 一、硬件设备清单、选型理由与作用
- 二、硬件整体搭建方案
核心功能
- 一、基础显示辅助功能
- 二、时间计时基础核心功能
- 三、药品定时管理核心功能
- 四、红外取药检测闭环功能
- 五、舵机自动执行控制核心功能
- 六、人机交互辅助功能
技术路线
项目演示
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20 个相关毕业设计备选题目

基于 STM32 的智能定时取药提醒装置设计与实现
基于 STM32 单片机的红外感应药盒控制系统开发
搭载 DS1302 时钟的智能声光提醒取药设备设计
基于 OLED 显示的舵机式分药定时控制系统研究
STM32 驱动红外传感器智能服药提醒终端开发
带舵机自动开合的多功能定时储药装置设计
基于 STM32 的多分类药品定时管控硬件系统实现
红外接近检测智能药箱声光定时提醒系统设计
集成 DS1302 时钟芯片的 STM32 智能取药设备研发
基于 9g 舵机的自动分仓定时服药提醒装置开发
STM32 单片机 OLED 实时时间显示智能药盒设计
多时段定时声光预警红外感应储药控制系统
基于 E18-D80NK 红外探头的智能服药检测装置
四分类药品管理 STM32 智能定时舵机开关系统
可掉电走时的单片机智能定时取药提醒终端
基于 STM32 的老人智能服药监测硬件平台搭建
红外感应闭环控制舵机开合智能药箱设计开发
四按键人机交互 STM32 定时药品管理装置实现
带实时状态显示的智能定时服药提醒控制系统
多档位舵机角度控制智能分药定时设备设计

项目研究背景

人口老龄化进程持续加快，居家老年群体慢性病长期服药需求规模逐年扩大，传统纸质服药记录、简易药盒仅能实现药品收纳，缺乏自动化定时提醒、取药监测功能，极易出现漏服、错服、重复服药等安全问题。当前市面简易智能药盒多存在时间断电重置、药品分类单一、无取药行为校验、机械开合结构简陋等缺陷；部分成熟医疗智能设备成本高昂、操作逻辑复杂，不适用于普通居家场景。嵌入式物联网技术逐步下沉至家用健康辅助设备领域，STM32 单片机具备低成本、外设拓展性强、程序开发门槛适配本科学习阶段的优势，搭配红外感应、实时时钟、舵机执行机构可搭建轻量化服药辅助硬件系统。现有小型服药设备普遍缺少闭环检测逻辑，无法判断用户是否完成取药动作，定时提醒有效性大打折扣。依托 STM32 主控、DS1302 掉电走时时钟、红外接近传感与舵机执行模块，开发集时间显示、多组定时、声光提醒、取药红外校验、自动分仓开合于一体的智能药盒控制系统，能够低成本解决居家人群服药管理痛点，兼顾操作简易性与功能完整性，具备明确的居家健康应用落地价值，契合嵌入式控制方向本科毕业设计研究范畴。

摘要

本文以居家人群规范化服药管理需求为研究核心，设计并实现一套基于 STM32F103C8T6 单片机的智能定时取药提醒控制系统。系统硬件搭载 OLED 显示屏、DS1302 实时时钟、E18-D80NK 红外探头、蜂鸣器与 9 克舵机，配套设置、增加、减小、退出四按键完成人机交互。软件层面实现实时时间可视化展示、四种药品分类存储、三组独立定时任务配置功能；定时时间到达后触发蜂鸣声光提醒，红外传感器实时检测用户取药行为，舵机按预设 60°/120°/180° 角度自动开启药仓，完成取药检测后舵机自动复位归零。测试结果表明，本系统可稳定实现掉电持续计时、服药行为闭环监测、自动分仓开合等全部预设功能，硬件搭建难度适中，程序逻辑简洁清晰，能够有效降低居家人群漏服药物风险，可作为嵌入式控制类本科毕业设计落地实现方案。

总体方案

一、硬件设备清单、选型理由与作用

STM32F103C8T6 单片机主控
- 硬件型号：STM32F103C8T6 最小系统板
- 硬件作用：系统核心控制单元，统筹读取时钟数据、红外传感信号、按键输入，驱动 OLED 屏幕、蜂鸣器、舵机完成对应动作
- 选型理由：主流入门级 ARM 单片机，外设资源充足，GPIO 端口可同时挂载多类外设，开发资料丰富，适配本科生嵌入式开发学习，成本低廉
- 架构逻辑：所有外设均通过 GPIO 引脚与主控建立通信，程序烧录至单片机内部 Flash，上电自动运行控制逻辑
OLED 液晶显示屏模块
- 硬件型号：0.96 寸 I2C OLED 显示屏
- 硬件作用：可视化展示系统名称、年月日时分秒实时时间、舵机药仓运行状态
- 选型理由：低功耗、显示清晰、占用引脚少，I2C 通信协议简单易实现，适配小型嵌入式终端信息展示需求
- 使用场景：设备上电后持续刷新界面，用户设置定时、切换药品分类时实时更新界面参数
DS1302 实时时钟芯片
- 硬件型号：DS1302 时钟模块（带纽扣电池底座）
- 硬件作用：独立记录年、月、日、时、分、秒时间，设备断电后依靠备用电池持续走时，为主控提供定时对比基准时间
- 选型理由：串口通信时序简单，自带掉电计时功能，无需单片机持续计时，降低主控运算负载，满足定时系统核心需求
- 架构逻辑：单片机定时读取 DS1302 时间寄存器，与用户预设三组定时参数做差值比对，判定是否触发提醒任务
E18-D80NK 红外接近探头
- 硬件型号：E18-D80NK 漫反射红外传感器
- 硬件作用：近距离红外感应，检测用户手部取药动作，完成取药行为校验
- 选型理由：检测距离适配药盒内部空间，抗环境光干扰能力强，数字信号输出可直接接入单片机 GPIO，无需复杂信号转换
- 使用场景：舵机开启药仓后持续检测红外信号，感应到取药动作后向主控发送复位指令
有源蜂鸣器模块
- 硬件型号：5V 有源蜂鸣器
- 硬件作用：定时任务触发时输出声响，搭配屏幕文字完成声光双重服药提醒
- 选型理由：驱动逻辑简单，仅需高低电平控制启停，功耗低，适合小型家用提醒设备
9 克微型舵机
- 硬件型号：SG90 9g 模拟舵机
- 硬件作用：执行药仓开合动作，按照 60°、120°、180° 预设角度开启，完成取药后复位至 0° 闭合状态
- 选型理由：体积小巧、扭矩满足小型药仓开合需求，PWM 脉冲控制方式为本科嵌入式常规知识点，程序编写难度低
独立四按键模块
- 硬件型号：4 路轻触独立按键
- 硬件作用：提供设置、增加、减小、退出四类人机交互操作，用于修改定时时间、切换药品分类、调整舵机开合角度
- 选型理由：电路结构简单，IO 口直接驱动，操作逻辑直观，降低老年用户使用学习成本

二、硬件整体搭建方案

以 STM32F103C8T6 单片机为核心，I2C 总线挂载 OLED 屏幕，三线制通信连接 DS1302 时钟；红外探头、蜂鸣器、四按键分别接入通用 GPIO 输入输出引脚；舵机 PWM 控制引脚接入单片机定时器通道。各模块统一使用 5V 直流电源供电，DS1302 模块单独配备 CR2032 纽扣电池实现断电走时，所有硬件集成于小型药盒载体内部，搭建完整闭环控制硬件终端。

核心功能

一、基础显示辅助功能

OLED 实时信息显示功能
- 功能说明：设备上电后 OLED 屏幕持续刷新界面，完整展示系统名称、当前完整日期（年月日）、实时时分秒、舵机当前开合角度与药仓状态
- 操作逻辑：单片机每 200ms 读取一次 DS1302 时间数据，同步刷新屏幕字符，定时、取药、舵机动作发生时界面同步更新状态提示文字
- 使用场景：用户日常查看当前时间、确认药仓开合状态、核对已设置的定时参数
- 实现目标：可视化展示系统全部运行参数，消除纯代码控制无反馈的操作盲区

二、时间计时基础核心功能

DS1302 掉电走时计时功能
- 功能说明：依靠独立时钟芯片与备用纽扣电池，设备断开主电源后持续记录时间，重新上电无需重复校准系统时间
- 操作逻辑：单片机上电后读取 DS1302 寄存器内存储的时间数值，作为系统全局时间基准，定时任务全部基于该芯片时间进行比对
- 使用场景：设备长期断电存放、日常插拔供电电源后，保证定时提醒功能时间基准准确
- 实现目标：解决普通单片机定时器断电清零、每次使用需重新校准时间的痛点

三、药品定时管理核心功能

四类药品分类 + 三组定时配置功能
- 功能说明：系统支持划分 4 种独立药品分类，每组分类可单独配置三组不同服药定时时间，定时参数永久存储，断电不丢失
- 操作逻辑：通过 “设置” 按键进入参数编辑模式，“增加 / 减小” 按键调整时、分数值，“退出” 按键保存参数并返回主界面；切换药品分类可查看对应分类的三组定时
- 使用场景：慢性病患者早中晚分时段服药、多种药品分时段分开服用场景
- 实现目标：适配多药品、多时段服药需求，区分不同药品的独立定时任务
定时到达声光提醒功能
- 功能说明：当 DS1302 读取的实时时间与某一组预设定时参数完全匹配时，自动启动声光双重提醒
- 操作逻辑：主控循环比对实时时间与全部定时参数，匹配成功后拉高蜂鸣器电平发声，同时 OLED 屏幕弹出服药提醒文字
- 使用场景：到达预设服药时间，主动提醒用户及时取药，避免遗忘服药
- 实现目标：通过声音 + 屏幕文字双重提示，提升定时提醒辨识度

四、红外取药检测闭环功能

红外接近感应取药检测功能
- 功能说明：药仓开启后红外探头持续工作，近距离检测是否存在手部取药动作，识别用户完成取药行为
- 操作逻辑：舵机打开药仓后主控开启红外检测轮询，红外探头检测到遮挡信号即判定取药完成，向主控发送复位指令
- 使用场景：定时提醒开启药仓后，校验用户是否真实完成取药操作，避免仅提醒未服药
- 实现目标：形成 “定时提醒 - 开仓 - 检测取药” 的闭环控制，确认服药动作

五、舵机自动执行控制核心功能

多档位角度舵机自动开仓功能
- 功能说明：每组药品分类可独立配置舵机开合角度，支持 60°、120°、180° 三档角度选择，定时触发后舵机旋转至预设角度打开对应药仓
- 操作逻辑：进入参数设置界面可切换舵机角度参数，定时匹配成功后单片机输出对应占空比 PWM 信号驱动舵机旋转至目标角度
- 使用场景：不同药品储存仓体大小不同，匹配对应开合角度，适配不同储药空间
- 实现目标：实现分仓差异化开合控制，适配多样化药品存放结构
取药完成舵机自动复位闭合功能
- 功能说明：红外传感器检测到用户完成取药动作后，自动驱动舵机旋转回 0° 初始位置，关闭药仓
- 操作逻辑：主控接收到红外有效遮挡信号后，输出 0° 对应 PWM 脉冲，舵机自动复位锁闭药仓，系统回到待机计时状态
- 使用场景：用户取药完成后无需手动关闭药仓，设备自动闭合，简化操作流程
- 实现目标：完成整套服药流程闭环，无需人工干预药仓关闭

六、人机交互辅助功能

四按键参数交互控制功能
- 功能说明：通过设置、增加、减小、退出四个独立按键完成全部系统参数编辑操作，无复杂操作逻辑
- 操作逻辑：设置键切换编辑项（时间、药品分类、舵机角度），增加 / 减小键修改对应参数数值，退出键保存参数并返回主显示界面
- 使用场景：用户初次配置定时、修改服药时间、切换药品分类、调整舵机开合角度
- 实现目标：极简按键交互，降低老年群体操作学习难度

技术路线

C 语言
- 选型理由：STM32 单片机嵌入式开发主流标准编程语言，语法简洁、硬件底层操控能力强，是本科嵌入式课程核心教学内容
- 课题用途：编写单片机全部底层驱动程序、定时逻辑、红外检测算法、舵机 PWM 控制、按键交互逻辑、OLED 屏幕显示代码
STM32CubeMX 配置工具
- 选型理由：图形化可视化配置单片机引脚、定时器、I2C 外设，自动生成初始化代码，大幅降低底层寄存器配置难度，适配本科生开发
- 课题用途：配置 GPIO 引脚、定时器 PWM 通道、I2C 通信外设，生成工程初始化基础代码，简化硬件外设驱动开发流程
Keil MDK5 开发软件
- 选型理由：高校嵌入式课程通用单片机编译、调试、烧录一体化工具，完美兼容 STM32 系列芯片，配套仿真调试功能便于程序排错
- 课题用途：编写、编译、调试 C 语言控制程序，通过下载器将程序烧录至 STM32 最小系统板
DS1302、OLED、SG90 舵机底层驱动库
- 选型理由：成熟开源轻量驱动代码，无需从零编写底层通信时序，代码结构简洁易读懂，符合本科学习深度
- 课题用途：直接调用驱动函数完成时钟读写、屏幕字符打印、舵机角度控制，聚焦业务逻辑开发，减少底层重复开发工作量
Altium Designer（可选）
- 选型理由：主流电子电路原理图绘制软件，本科电子信息、计算机嵌入式方向常规教学工具
- 课题用途：绘制系统硬件整体连接原理图，梳理各模块引脚接线逻辑，辅助硬件实物接线调试
万用表、杜邦线、ST-Link 下载器硬件调试工具
- 选型理由：嵌入式开发基础通用调试设备，成本低、操作简单，适合实物硬件排错
- 课题用途：硬件接线导通检测、单片机程序烧录、外设供电电压校验，排查硬件接线故障
串口调试助手
- 选型理由：轻量串口上位机工具，可实时打印单片机运行日志
- 课题用途：开发阶段打印时间参数、红外检测信号、舵机角度数值，辅助调试定时与感应逻辑漏洞
Windows 操作系统
- 选型理由：Keil、STM32CubeMX 等开发工具仅支持 Windows 平台，操作生态成熟
- 课题用途：承载全部代码编写、工程配置、程序烧录开发工作

项目演示

关于我们

博主本身从事开发软件开发、有丰富的编程能力和水平、累积给上千名同学进行辅导、有自己的独立工作室，目前只专注做自己专业领域的事。团队人员有多年架构师设计经验、多人有参加校企合作经验，被多个学校常年聘为校外企业导师，指导学生毕业设计并参与学生毕业答辩指导，有较为丰富的相关经验。期待与各位高校教师、企业讲师以及同行交流合作。