智能溫控水杯系統(tǒng)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上設(shè)計(jì)作品名稱摘要 本項(xiàng)目主要完成對(duì)水壺改造，實(shí)現(xiàn)水壺壺蓋室外飲水。并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了智能水溫檢測(cè)，通過(guò)溫度傳感器對(duì)水杯溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。利用微處理器對(duì)水溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分段處理，實(shí)現(xiàn)不同人員對(duì)水溫的不同需求。并通過(guò)按鍵實(shí)現(xiàn)不同需求（不同模式)的選擇，當(dāng)水溫達(dá)到對(duì)應(yīng)需求時(shí)可進(jìn)行短信提示飲水。除此之外，手機(jī)App也可查詢對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。關(guān)鍵詞：溫度傳感器；App; 短信提示目 錄2.2 智能水杯軟件設(shè)計(jì) 7 2.2.1 方案敘述 8 2.2.2 模塊介紹 82.3 技術(shù)應(yīng)用前景 122.3.1消費(fèi)者需求 122.3.2技術(shù)優(yōu)勢(shì) 13專心-專注-專業(yè)第一章 緒論1.1 設(shè)計(jì)背景隨著中

2、國(guó)經(jīng)濟(jì)越來(lái)越發(fā)達(dá)，人們的生活的水平越來(lái)越高，對(duì)于生活的質(zhì)量的要求越來(lái)越高?，F(xiàn)代人越來(lái)越注重健康的生活方式，健康是每個(gè)人的追求，在日常生活中，我們總是在尋找各種各樣的方式來(lái)保養(yǎng)，因?yàn)槲覀円呀?jīng)明白，保養(yǎng)和預(yù)防比治療更重要。而水的重要性就不言而喻了。眾所周知的是水的分類，比如說(shuō)礦泉水、純凈水、蘇打水等等。會(huì)喝水才健康水作為人類生存的三大要素之一，沒有人能夠離開它，而且隨著人們生活水平的提高和人們健康意識(shí)的逐漸增強(qiáng)，人們?cè)絹?lái)越關(guān)心自己的飲水健康。但水這個(gè)看似最熟悉、最常用的“生命素”，對(duì)于人類來(lái)說(shuō)，其實(shí)也是最陌生的！因?yàn)椋捎诓唤】?、不科學(xué)飲水所導(dǎo)致的健康危機(jī)正在成為人類最大的威脅之一。會(huì)喝水才健康世

3、界衛(wèi)生組織WHO調(diào)查發(fā)現(xiàn)：人類疾病80%與水有關(guān)?，F(xiàn)代營(yíng)養(yǎng)學(xué)家認(rèn)為：飲水質(zhì)量是我們生活質(zhì)量的重要組成部分。你今天的飲水習(xí)慣也將決定著你10年后的健康狀況。很少人知道水的溫度也是影響我們健康的重要原因，其一，飲水過(guò)熱易得消化道癌經(jīng)常飲用溫度過(guò)高的水，會(huì)使口腔、食道或胃黏膜發(fā)生炎癥，長(zhǎng)期發(fā)炎下去，可引起黏膜的質(zhì)變，發(fā)生癌癥。尤其是老人，比起壯年人他們需要的溫度更加溫和其二，會(huì)喝水才健康，白開水具有生物活性科學(xué)研究表明，白開水放涼到25時(shí)，具有特異的生物活性。觀察證實(shí)，習(xí)慣喝白開水的人，體內(nèi)脫氫醇的活大大提高，肌肉中的乳酸積累減少，人也不易感到疲憊。這個(gè)溫度的水，適合于大部分的人群飲用。所以針對(duì)可能

4、存在的健康隱患，我們團(tuán)隊(duì)利用所學(xué)的知識(shí)設(shè)計(jì)了智能溫控水杯，其核心就是使用溫度傳感器感知水杯中的水溫的變化計(jì)算其變涼做需要的時(shí)間，繪制溫度變化曲線，并及時(shí)提醒用戶水溫已到達(dá)指定溫度。1.2 所涉技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外是目前市場(chǎng)上的智能水杯主要有兩種不同類型的產(chǎn)品，一種是智能反饋提醒型，另外一種是智能溫控型。適時(shí)提醒用戶喝水，或者是水溫低了杯壁會(huì)自動(dòng)加熱，溫度高了會(huì)降溫。1.2.1 國(guó)內(nèi)外技術(shù)發(fā)展其主要的代表產(chǎn)品為Cuptime智能水杯。Cuptime智能水杯或許是目前為止炒作得最為成功的一只智能水杯，Cuptime智能水杯內(nèi)置溫度感應(yīng)器，杯身上的LED指示燈會(huì)根據(jù)液體溫度呈現(xiàn)出不同的顏色，比如高于7

5、5攝氏度的水溫會(huì)顯示為紅色，提醒使用者小心飲用。當(dāng)然，Cuptime智能水杯最為強(qiáng)大的功能是，它會(huì)記錄你喝掉的每一滴水，讓你精確掌握每天的飲水量。同時(shí)，Cuptime APP還會(huì)根據(jù)你的年齡、身高、體重計(jì)算出針對(duì)于個(gè)人的每日飲水量，讓你時(shí)刻知曉每日至少還需要喝下多少水用以維持身體健康。通過(guò)與手機(jī)同步，你會(huì)在不經(jīng)意間收到手機(jī)推送來(lái)的提醒你喝水的信息。同時(shí)，Cuptime智能水杯也會(huì)通過(guò)自身來(lái)達(dá)到提醒的目的。每隔一段時(shí)間，智能水杯就會(huì)發(fā)出清脆的“滴滴”聲，而這就是Cuptime智能水杯提醒你喝水的小動(dòng)作。安美馳這款車載智能加熱水杯在京東商城的售價(jià)為298元，目前在京東商城的好評(píng)是100%，對(duì)于開車

6、一族而言，是個(gè)非常棒的選擇。你可以直接在汽車上就燒開水喝。它的杯體上設(shè)有一塊顯示屏來(lái)顯示溫度，并有開關(guān)鍵、設(shè)定鍵和溫度調(diào)節(jié)鍵。杯體采用工程級(jí)ABS塑料，內(nèi)膽采用雷軍“一塊鋼板的藝術(shù)之旅”的304不銹鋼材質(zhì)。Brugo智能控溫水杯，解決日常飲茶或者飲水中過(guò)燙、過(guò)涼和易漏三大問(wèn)題2、極速降溫?？販乇捎秒p內(nèi)膽設(shè)計(jì)，內(nèi)層為長(zhǎng)效保溫區(qū)，外層為智能控溫區(qū)，使用時(shí)將杯體傾斜，內(nèi)膽中的高溫飲品將會(huì)自動(dòng)傾注25ml至外層，并在5-8S內(nèi)迅速降至人體味蕾品嘗的最佳溫度65-76攝氏度。長(zhǎng)效保溫。內(nèi)層中的滾燙的飲品可以長(zhǎng)效保持高溫。完美密封。能夠適應(yīng)各種環(huán)境，即使是遇到顛簸等情況，也不會(huì)出現(xiàn)撒漏的情況。完美密封、

7、自然飲用、急速溫控三種模式自求切換1.2.2 存在的技術(shù)問(wèn)題雖然其在一定的程度上解決的用戶的需求，但是其仍有一些缺點(diǎn),比如目前的智能水杯，多為檢測(cè)水量。即使有溫度調(diào)節(jié)的智能水杯，都是采用橫溫處理，使杯中水的溫度達(dá)到某一固定值。這樣水杯只能適合某一類人使用。有的水杯的限制溫度可以通過(guò)手機(jī)App進(jìn)行控制。但這樣我們自己設(shè)定值時(shí)。第一操作復(fù)雜，不方便人們使用，第二，讓人們自己設(shè)定使得主觀性會(huì)主導(dǎo)溫度的設(shè)定值。不同的人們會(huì)根據(jù)自己的理解，進(jìn)行設(shè)定溫度限值。1.3 創(chuàng)新點(diǎn)1.3.1 主要解決的問(wèn)題1、 使得智能水杯變得智能，能夠解決大部分人的喝水溫度不同設(shè)定問(wèn)題。2、 提供水溫變化實(shí)時(shí)監(jiān)控。3、 提供健

8、康知識(shí)實(shí)時(shí)傳遞。1.3.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)介本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的智能水杯是將普通暖水壺壺蓋進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)成水杯，并通過(guò)在水杯內(nèi)底部與內(nèi)壁裝備溫度傳感器，溫度傳感器采集來(lái)的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)微控制器進(jìn)行處理，微控制器采用貼片式51單片機(jī)。微控制器將數(shù)據(jù)處理后通過(guò)藍(lán)牙傳到手機(jī)App上，當(dāng)溫度達(dá)到對(duì)應(yīng)模式的預(yù)設(shè)值時(shí)，水杯會(huì)通過(guò)語(yǔ)音模塊和短信模塊進(jìn)行報(bào)警提示飲水。本設(shè)計(jì)設(shè)定四個(gè)模式選擇，通過(guò)四個(gè)按鍵實(shí)現(xiàn)對(duì)四種模式的選擇。模式一設(shè)定為小孩（3歲以下）：設(shè)定之后表明使用者為小孩子，那么當(dāng)水杯杯中溫度到達(dá)小孩適宜的溫度時(shí)會(huì)自動(dòng)通過(guò)語(yǔ)音模塊和短信模塊告知人們可以飲水。模式二設(shè)定為老人（70歲以上）：設(shè)定之后表明使用者為老人，那么當(dāng)水

9、杯杯中溫度到達(dá)老人適宜的溫度時(shí)會(huì)通過(guò)語(yǔ)音模塊和短信模塊告知人們可以飲水。模式三設(shè)定為特殊人群，（具有特殊病癥的用戶，例如：需要喝藥、喝奶）：其使用溫度可以手動(dòng)控制，智能水杯已經(jīng)設(shè)定好的溫度范圍內(nèi)選擇合適自己的溫度，那么當(dāng)水杯杯中溫度到達(dá)用戶適宜的溫度時(shí)會(huì)通過(guò)語(yǔ)音模塊和短信模塊告知人們可以飲水。模式四為普通大眾按鍵：適宜絕大多數(shù)人群的飲用溫度。那么當(dāng)水杯杯中溫度到達(dá)用戶適宜的溫度時(shí)會(huì)通過(guò)語(yǔ)音模塊和短信模塊告知人們可以飲水。手機(jī)端使用APP會(huì)接收到智能水杯的提醒消息，并且可以在上面看到關(guān)于健康生活飲用水知識(shí)。可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水杯中的溫度變化，不用再擔(dān)心被熱水燙嘴的情況了。第二章 方案設(shè)計(jì)2.1 水杯外

10、形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水杯外形設(shè)計(jì)采用壺蓋改裝，實(shí)現(xiàn)一物多用，在普通的水壺壺蓋上設(shè)計(jì)把手，以實(shí)現(xiàn)飲水不燙傷的功能，被設(shè)計(jì)已經(jīng)審批獲得專利，其專利結(jié)構(gòu)圖和專利證如下圖2-1、2-2所示。因其美觀性能比較差，我們又在其基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了可隱藏的壺蓋把手。當(dāng)人們不使用是可將移動(dòng)把手收回。當(dāng)人們需要飲水時(shí)，通過(guò)按鈕打開把手，具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2-3所示圖2-1專利結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖圖2-2 專利證書圖2-3 水杯外形結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)圖2.2智能水杯軟件設(shè)計(jì)針對(duì)以上設(shè)計(jì)的水杯，雖然美觀和實(shí)用性都得以實(shí)現(xiàn)，但功能太少。結(jié)合市場(chǎng)和人們需求，特設(shè)計(jì)了此款智能水杯。將智能控制加設(shè)到以上的水杯。圖2-4 智能水杯功能結(jié)構(gòu)圖2.2.1 方案敘述首

11、先通過(guò)微控制器的按鍵設(shè)置工作模式，在設(shè)置好模式后，溫度傳感器對(duì)水杯內(nèi)的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送到手機(jī)App上。當(dāng)根據(jù)已經(jīng)設(shè)好的工作模式，當(dāng)溫度達(dá)到該工作模式的溫度限值則通過(guò)GSM模塊和語(yǔ)音模塊進(jìn)行報(bào)警提示。2.2.2 模塊介紹（1）溫度傳感器DHT11數(shù)字溫度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳感器內(nèi)部在檢測(cè)信號(hào)的處理過(guò)程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。連接電路見下圖:圖2-5溫度傳感器連接電路圖溫濕度傳感器采集信號(hào)的流程如下圖所示：圖2-6 溫

12、濕度傳感器采集信號(hào)的流程圖（2）GSM模塊GSM模塊主要是通過(guò)與微控制器進(jìn)行串口通信，微控制器使用AT指令對(duì)GSM模塊進(jìn)行控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)短信的發(fā)送。其連接電路如下圖所示：圖2-7 GSM電路連接圖(3）語(yǔ)音模塊模塊具備 9 個(gè)直接觸發(fā)端口，是 A1-A9 這 9 根排針，可直接接喇叭，也可用耳機(jī)。具體結(jié)構(gòu)如下圖：圖2-8 語(yǔ)音模塊結(jié)構(gòu)圖本模塊除了直接觸發(fā) 9 首 MP3 的功能外還具備 63 首 MP3的點(diǎn)播功能。但這功能需要結(jié)合單片機(jī)才能完成操作。在給模塊上電之前， 先把 A10 接地， 如上圖所示可以直接用短路帽把 A10 和 GND 合上即可，這樣在上電后就切換為編碼模式。其中 A1-A

13、5 為編碼端口，為二進(jìn)制編碼方式，A1 為第一位。例如要點(diǎn)播第一首 MP3，舉例如 序號(hào) A5 A4 A3 A2 A1 動(dòng)作1 0 0 0 0 1 播放第一首 MP32 0 0 0 1 0 播放第二首 MP33 0 0 0 1 1 播放第三首 MP34 0 0 1 0 0 播放第四首 MP35 0 0 1 0 1 播放第五首 MP3使 A10 接地.切換為編碼模式 以上表格舉例說(shuō)明前五首歌曲的點(diǎn)播方式，在單片機(jī) IO口輸出編碼后，等待 500ms 或以上便馬上恢復(fù)默認(rèn)值（低電平） 后就觸發(fā)成功進(jìn)行播放歌曲。 其他歌曲的編碼和上門表格類似，為二進(jìn)制編碼（4）電源模塊由于微控制器屬于低功耗處理器，

14、供電時(shí)采用5V的小型鋰電池，既節(jié)省空間又能達(dá)到整個(gè)水杯對(duì)電源的需求。2.3技術(shù)應(yīng)用前景2.3.1消費(fèi)者需求在智能家居這個(gè)大環(huán)境下，智能水杯是必不可少的健康一環(huán)，特別是在空氣、環(huán)境、水質(zhì)不佳的這個(gè)時(shí)代，人們對(duì)于健康的投資是不計(jì)算成本的，在這種前提下來(lái)分析，智能水杯的市場(chǎng)是很大的，甚至能夠與空氣凈化器相提并論了。對(duì)于健康的投資在每一個(gè)年代都是老生常談的話題，從物質(zhì)匱乏時(shí)期的“開小灶”到現(xiàn)在動(dòng)輒成千上萬(wàn)的安利產(chǎn)品，足夠看得出人們對(duì)于自己的身體是有多么在乎。隨著生活節(jié)奏的不斷加快和社會(huì)壓力的不斷增大，現(xiàn)在的我們連一些基本的生活需求都不能保障。相信很多人會(huì)像筆者那樣早上偶爾會(huì)不吃早飯，只因?yàn)樘燮鸩粊?lái)，

15、還有很多生活陋習(xí)，例如干坐一下午連水都不喝一杯，每晚加班導(dǎo)致用餐習(xí)慣相當(dāng)凌亂，興許現(xiàn)在我們?nèi)匀徊荒芸闯鲞@些習(xí)慣在現(xiàn)階段會(huì)有怎樣的影響，但未來(lái)我們肯定會(huì)受到任性帶來(lái)的懲罰。因此，在有資本的情況下，為自己的健康進(jìn)行投資，對(duì)于很多消費(fèi)者來(lái)說(shuō)也是相當(dāng)樂(lè)意的。2.3.2技術(shù)優(yōu)勢(shì)（1）可旋轉(zhuǎn)手柄水杯用戶在其使用時(shí)，經(jīng)常會(huì)因?yàn)樗谔珷C，導(dǎo)致燙傷隱患大大增加。而增加了手柄的水杯又不方便攜帶，所以基于這個(gè)基本情況，設(shè)計(jì)了可旋轉(zhuǎn)式隱藏手柄水杯。水杯外形設(shè)計(jì)采用壺蓋改裝，實(shí)現(xiàn)一物多用，在普通的水壺壺蓋上設(shè)計(jì)把手，以實(shí)現(xiàn)飲水不燙傷的功能，被設(shè)計(jì)已經(jīng)審批獲得專利，其專利結(jié)構(gòu)圖和專利證如下圖2-1、2-2所示。因其美

16、觀性能比較差，我們又在其基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了可隱藏的壺蓋把手。當(dāng)人們不使用是可將移動(dòng)把手收回。當(dāng)人們需要飲水時(shí)，通過(guò)按鈕打開把手即可。（2）實(shí)現(xiàn)水杯與手機(jī)的實(shí)時(shí)通信首先通過(guò)微控制器的按鍵設(shè)置工作模式，在設(shè)置好模式后，溫度傳感器對(duì)水杯內(nèi)的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送到手機(jī)App上。當(dāng)根據(jù)已經(jīng)設(shè)好的工作模式，當(dāng)溫度達(dá)到該工作模式的溫度限值則通過(guò)GSM模塊和語(yǔ)音模塊進(jìn)行報(bào)警提示。模塊包括：（1）溫度傳感器（2）GSM模塊（3）語(yǔ)音模塊（4）電源模塊。四個(gè)模塊的協(xié)調(diào)使用使得產(chǎn)品及其使用會(huì)方便、實(shí)用很多。比起現(xiàn)有市面上的產(chǎn)品我們技術(shù)優(yōu)勢(shì)顯然更加明顯。智能控溫水杯簡(jiǎn)化操作使用，從而更融洽地融入生活。使得很多人不僅是為了自己的健康著想的購(gòu)買我們的水杯，也可以忙碌的工作中分擔(dān)一份對(duì)家人的擔(dān)心。參考文獻(xiàn)1洪浩,李翔,邱力軍.智能溫控水杯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J.2013年.2劉 彬,李 巖,張福元,曲帥帥.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)J. 2014年 / 第11期.3侯玉寶. 基于PROTEUS的51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)與仿真M.電腦報(bào)電子音像出版社.2008-9-1.4美StuartR.BallP.E.嵌入式微處理器系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例（第3版）M 電子工業(yè)出版社.5聶光輝.發(fā)明與創(chuàng)新 D. 全刊雜志欣賞.2008年·第9期.致謝首先