基于单片机温度自动提醒的智能水杯设计

基于单片机的智能学生水杯的设计与实现摘要:为了更好的实现对水杯的智能化设计，给人们一个健康、安全的日常饮水环境提供保障，设计并开发了本次基于单片机的智能学生水杯。

可以实时地获得温度的实时数据，可以在上位机中对系统阈值进行设定，还可以对系统检测到的温度进行实时显示。

可以对学习计划进行设置，并进行提示等功能，从而达到了智能学生水杯设计的目标，实现了对智能学生水杯信息的高效整合和利用，提升了信息资源的使用效率，促进了智能学生水杯的信息化管理，因此，它具有一定的研究意义。

关键词:单片机;传感器;后台管理;实时显示;中图分类号 TP 391 文献标识码 B0引言近年来智能硬件异军突起，智能硬件产品呈爆炸式发展，并深刻影响着人们的生活。

随着智能硬件的发展，智能水杯概念逐渐进入大众视野。

本设计力求设计一款适合学生的智能水杯，具有根据自动检测温度数据的功能，同时加入学习计时、学习数据汇总功能，水杯多功能的设计实现了智能学生水杯信息的有效整合和利用，提高了信息资源的利用效率，推进了智能学生水杯的信息化管理。

以美国、欧洲等发达国家为例，其对水杯环境监控检测的研究是比较成熟的，在国外的智能学生水杯研究中，都是根据不同需求来设计出不同的智能学生水杯。

智能学生水杯有很多种，大多以传感器模块实现自动采集和数据监控，以单片机系统来实现对整个功能模块的控制，从而实现水杯环境监控检测的良好效果[1]。

1系统总方案设计本系统所用到的技术分为下位机技术和App技术。

其中下位机技术包括STM32单片机技术、传感器技术、显示技术、WiFi无线通信技术。

App端技术包含SSM框架技术、VUE技术以及JAVA等技术。

智能学生水杯采用STM32主控制器为核心芯片，外围电路由温度传感器、蜂鸣器模块、舵机模块等模块组成。

系统总体结构图如下图1 所示。

图1 智能水杯系统结构图2硬件电路设计系统使用了RISC内核，工作频率是72 MHz，内部有高速存储器，内含高品质的通讯介面，可提供多种节能方式，确保低能耗的应用需求[2]。

基于单片机智能水杯设计方案-回复智能水杯是近年来兴起的一种科技产品，它结合了单片机技术和电子传感器技术，为人们的生活带来了极大的便利和舒适。

本文将一步一步地介绍基于单片机的智能水杯的设计方案。

首先，我们需要确定智能水杯的主要功能。

智能水杯的主要功能是监测和记录用户的饮水习惯，提醒用户适时补水，并提供水质检测功能。

这些功能将通过单片机的控制实现。

接下来，我们需要选择合适的单片机。

由于智能水杯需要进行数据的采集和处理，我们需要选择有足够计算能力和IO口的单片机。

常见的选择有基于ARM架构的单片机，例如STM32系列。

这些单片机具备较好的性能和资源，能够满足我们的需求。

然后，我们需要设计智能水杯的硬件结构。

智能水杯主要由水杯本体、传感器模块和显示模块组成。

水杯本体应该具备密封性和保温性能，以保证饮用水的卫生和温度。

传感器模块包括温度传感器、压力传感器和光线传感器，用于测量水温、压力和水质，并将数据传输给单片机。

显示模块可以选择液晶显示屏或LED显示屏，用于显示水温、剩余水量等信息。

接下来，我们需要编写单片机的程序。

首先，我们需要编写采集传感器数据的代码，通过单片机的IO口读取温度、压力和光线传感器的数据，并保存到内存中。

然后，我们需要编写计算补水量的代码，根据用户的饮用水量和时间计算出应该补充的水量，并提醒用户。

最后，我们需要编写水质检测的代码，根据采集到的数据进行水质分析，并提醒用户是否需要更换水源。

在程序编写完成后，我们还需要进行软硬件的测试和调试。

首先，我们需要测试传感器是否正常工作，确保能够准确测量水温、压力和光线。

然后，我们需要模拟用户的使用场景，验证补水和水质检测功能的可行性和准确性。

如果出现问题，我们需要对程序进行调试和优化，确保智能水杯的稳定和可靠性。

最后，我们可以选择对智能水杯进行优化和升级。

可以考虑增加WiFi模块，实现远程监测和控制功能，或者添加蓝牙模块，与智能手机进行连接，实现更多的交互和显示功能。

开发研究智能提醒温控水杯的设计探究彭家强朱晓峰（新余学院机电工程学院，江西新余338004）摘要:水，乃生命之源。

人体健康与舒适的饮水环境是密不可分的。

而水温，作为健康饮水的主要考察指标之一，若能实时掌控饮用水温，对于健康养生将有着意想不到的良性作用。

因此在传统概念水杯的基础上，添加了智能控制元素，使得用户在喝水时，能实时观测水温。

采用STC89C52单片机作为产品控制器，通过DS18B20进行温度采集，并由10个LED灯实时显示，另引入太阳能蓄电系统与光控制模块,并融入3D 打印元素，环保便捷，极符合新时代绿色发展观念。

关键词：STC89C52；DS18B20；太阳能;光控;3D打印0引言在我们日常生活中，“人走茶凉”是自古至今的一种常态。

倒一杯水，因其温度过高,于是准备片刻歇凉再喝。

但就在这片刻之间冰已经不知不觉就变凉了，甚至远低于你所需要的那个温度。

为解决此困惑，若你选择周期性嘴唇试探,似乎忍受不了红唇的焦灼;若你将温度计置于杯中周期性观测,未免又有点小题大做。

由此,我们引入智能提醒温控水杯，一种用灯光来提醒你的健康饮水工具。

据医学研究表明，温热的水对人体益处颇多。

中医也认为，温饮入胃有温煦中土阳气的作用，有利于胃腐熟水谷，及脾运化水谷、产生精微营养物质,能促进人体的消化吸收、血液循环、新陈代谢等［1，o健康的水温对人体作用非凡，一种督促饮水适宜的工具，更是难能可贵。

1硬件选取1.1STC89C52单片机单片机是在一块芯片圧成了中央处理X CPU）、随机储存器（RAM）、只读储存器（ROM）、基本输入瀚出接口（I/O 接口）、定时器/计数器等部件，使其具备了一台微型讨算机的特征罠具有低功耗、低电压、易扩展等优点,不论是小型精细化设备，还是大型生产设备，单片机都占有一定的主导地位。

STC89C52单片机，是一款较为普遍的单片机,性能优良，能够满足众多功能需求。

本文将其作为控制器，再由外搭温度传感器、光控制模块等，实现整体的电路设计。

基于单片机温度自动提醒的智能水杯设计作者：陈江萍钟浩来源：《无线互联科技》2021年第20期摘要：文章设计了一种基于STM32的多功能智能水杯系统，旨在使人们养成良好的饮水习惯。

该系统采用单片机控制温度传感器和压力传感器，实时测量水温和水量。

同时，通过蓝牙模块，用户可以通过手机App获得水温、水量等信息。

内置在杯子中的锂电池可以为微控制器和每个模块提供电力。

经过调试，该系统能够成功地实现上述功能，较好地解决了人们的饮用水问题，具有较高的性价比和应用前景。

关键词：智能水杯;自动提醒;单片机0 引言本文设计了一种基于物联网的智能水杯，用户可以设定时间和水温。

当达到用户设定的时间或热水冷却到用户设定的水温时，声音提醒用户喝水。

本文设计的智能水杯具有内置锂电池和测量电路。

锂电池采用无线充电技术充电，使水杯更小更方便。

同时还具有压力传感器，可以测量杯中的水量。

水杯内置蓝牙模块，微控制器通过蓝牙模块向手机App传输数据，使用户可以更方便地在手机App上查看饮用水记录。

1 系统设计在本文所提的系统中，单片机通过温度传感器、压力传感器和时钟模块采集数据，并在液晶显示器上显示水温、水量和电流时间，此外，它可以通过不同的水温点亮不同的Led灯，并可以通过按钮设置水温和饮水时间，微控制器检测水温和时间，并控制语音模块在达到预定水温和时间时发出声音，它可以控制AD转换器采集电压并显示在LCD上，当电池电量不足时，电池通过无线充电技术充电。

系统中包含蓝牙模块，微控制器通过蓝牙模块向移动App 发送数据[1]。

2 主模块设计2.1 主控芯片STM32F103C8T6集成了一个高性能的ARM cortex-m332位RISC核心，在72 MHz工作，高速嵌入式存储器，以及各种增强的 I/O和连接到两个APB总线的外设。

该系统采用单片机中的12位ADC和RTC模块实现电压的采集和时钟的显示。

12位ADC是一个逐次逼近的模拟数字转换器。

一种基于单片机的多功能智能水杯设计摘要：随着人们对健康生活的重视，水杯作为日常生活中不可或缺的容器，也逐渐向智能化方向发展。

本文设计了一种基于单片机的多功能智能水杯，通过集成多种传感器和智能控制系统，实现了温度监测、水质检测、计量提醒、智能喝水等多种功能，可以帮助用户更好地控制自己的饮水量和水质，提高生活品质和健康水平。

关键词：智能水杯、单片机、温度监测、水质检测、计量提醒、智能喝水。

正文：随着生活水平的提高和健康意识的加强，人们对水的质量和安全性越来越关注，饮水健康已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分。

而水杯作为人们随身携带水的工具，也不断向智能化方向发展。

本文设计了一种基于单片机的多功能智能水杯，旨在帮助用户更好地控制自己的饮水量和水质，提高生活品质和健康水平。

本智能水杯的设计基于单片机技术和多种传感器的集成，主要包括以下几个模块：1. 温度检测模块。

通过集成温度传感器，实现对水杯内部温度的实时监测和显示。

用户可以随时了解水的温度情况，避免在高温或低温环境下饮用水导致身体不适。

2. 水质检测模块。

集成水质检测传感器，可以检测水中的各种离子、有机物等指标，实现对水质的实时监测和显示。

用户可以了解水的水质情况，避免饮用不安全的水导致身体不适。

3. 计量提醒模块。

集成计量传感器，并通过单片机实现对饮水量的计数和显示。

用户可以设置目标饮水量并通过提醒功能，随时了解自己的饮水量是否达到目标。

同时，也可以根据自己的身体情况和饮水习惯，自行调整目标饮水量，并通过提醒功能进行调整。

4. 智能喝水模块。

通过单片机和传感器的集成，实现了智能喝水功能。

用户可以设置喝水间隔时间和饮水量，并通过智能提醒功能，帮助用户养成科学健康的饮水习惯。

综上所述，本文设计的基于单片机的多功能智能水杯具有温度监测、水质检测、计量提醒、智能喝水等多种功能，可以帮助用户更好地控制自己的饮水量和水质，提高生活品质和健康水平。

其设计和实现有着广泛的应用前景和市场需求。

基于单片机的智能水杯设计分析研究智能水杯作为一种集成了智能技术的水杯产品，以其便捷、实用和智能化的特点在近年来逐渐受到人们的关注和喜爱。

智能水杯通过内置的传感器和微处理器等技术，在监测水杯中的水量、温度和用水惯等方面提供了全新的功能和用户体验。

随着生活水平的提高和人们对健康生活的追求，智能水杯在健康管理和饮水惯培养方面具有巨大的潜力。

它可以提醒用户适时补充水分，监测水的温度和纯度，并通过手机应用软件记录和分析用户的饮水惯，有助于提高每个人的生活质量和健康水平。

本研究旨在基于单片机技术对智能水杯进行设计分析研究。

通过分析已有的智能水杯产品和相关研究成果，结合单片机的功能和特点，探讨如何设计一款性能稳定、功能丰富的智能水杯。

同时，研究将采用实验方法，对设计好的智能水杯进行功能测试和性能评估，验证其在不同环境和使用条件下的实际效果。

通过本研究的实施，将进一步推动智能水杯技术的发展，为用户提供更好的智能化饮水体验，同时也为智能水杯的设计和应用提供参考和借鉴。

本文详细描述了基于单片机的智能水杯的设计和功能，包括监测水质、温度控制、智能提醒等。

智能水杯是一种结合了单片机技术的智能化饮水工具。

它通过集成传感器和控制模块，实现了对水质和温度的监测与控制，并提供了智能化的提醒功能。

监测水质智能水杯内置的水质监测传感器可以实时监测水质情况。

传感器能够检测水中的各种参数，如PH值、溶解氧含量、重金属污染等，并通过单片机进行处理和分析。

用户可以通过智能手机或其他终端查看水质监测结果，了解水质情况并采取相应的措施。

温度控制智能水杯配备了温度传感器和加热模块，可以实现对水温的智能控制。

用户可以根据个人喜好，在智能手机上设置所需的水温范围。

当水温低于或高于设定范围时，单片机会自动启动加热或制冷模块，使水温恢复到设定范围。

这样用户就能够随时享用到适合自己口感的水温。

智能提醒智能水杯还可以通过单片机与智能手机进行连接，实现智能提醒功能。

1 热水壶控制系统总体概述1.1 热水壶的工作情况对于常规的电热水壶，只要接通电源，就开始加热，直到水沸腾后通过蒸汽来产生声音报警。

这种设计有下面几个方面的不足：1. 如水壶中没水，电源误接通时也会一直加热，容易引起事故。

2. 当只需要加热到沸点以下某一温度时，不能及时给出声音报警信号。

3. 当水加热沸腾后不能自动停止工作。

针对以上不足，在本设计方案中，用MC-51 单片机作为控制芯片，管理整个电热水壶的工作情况，构成了一个闭环控制系统，而且增加了三个按键和六位数码管显示。

它的工作情况和常规的热水壶相比，有下面几个方面的特点：1. 有三个按键，可用来设置希望加热到的温度即报警的温度。

上电复位后，设置温度初值为20度，每按一下按键，温度设置值就会增加 1 度，整个温度设置值在20—100 度之间循环。

2. 这个按键还具有启动电热水壶开始工作的作用。

当每次电源接通后，只有按键按下过之后，电热水壶才开始加热，这样，可以防止电源误接通时电热水壶一直加热，引发事故。

3. 当加热到设置温度时，单片机会控制停止加热，并通过蜂鸣器给出声音提示。

4. 三位数码管在设置温度操作时显示当前设置的温度，另三位数码管其余时间实时显示电热水壶中水的实际温度。

1.2 MCS-51单片机控制的总体介绍硬件设计的总电路连接框图如下图单片机控制热水壶的硬件构成包括8051芯片、8255芯片、地址锁存器等组成的单片机控制电路、温度检测电路、A/D转换电路、光电隔离电路、键盘及显示电路和温度加热电路。

整个系统的关键电路是单片机控制电路，是整个控制的核心，完成信号的输入和输出的转换，即可将温度检测电路采样的输入的信号通过A/D转换器ADC0809进行处理加工后输出到显示器进行显示，并可以通过键盘对温度进行控制，如此同时当水加热超过指定的温度以后，蜂鸣器工作报警。

并对其中部分电路编制子程序，以及相应的软件设计。

2电热水壶控制系统的硬件设计2.1 温度检测电路和A/D转换器的电路2.1.1温度检测电路图2-1-2电源转换电路*图2-1-3温度检测电路通过温度集成器AD590对外部-55~+150C范围内的温度进行采样，在AD590的两端分别接地和接电源，得到一定的压差，因此会得到相应的工作电压，其输出电流会随温度变化而变化。

多功能智能水杯设计方案
水是生命之源，每天2000mL 以上的饮水才能保持身体水分平衡。

然而，随着生活节奏的加快，许多人常常忘记饮水，等到想饮水的时候，身体内其实已经严重缺水。

因此，建立一种良好的饮水习惯至关重要。

本应用说明提供了一种基于瑞萨低功耗且内置LCD 驱动器的单片机R7F0C002 的智能水杯解决方案，完美的解决了日常饮水问题。

多功能智能水杯电路设计参数：
电源：自供电：半导体温差发电模块供电，备用电池供电：3.0V 备用纽扣电池供电
低功耗电流（MCU）：0.23 μA (TYP.)
水温测量灵敏度：0.1 ℃
水量测量灵敏度：1 mL
LCD 工作电压：5.0 V
LCD 驱动电压生成方式：内部升压方式，基准电压为1.65 V
LCD 驱动方式：1/4 占空比，1/3 偏压
健康智能水杯电路功能：
时间显示功能：LCD 面板上实时显示当前时间。

时间设置功能：任意时刻，可以通过按键设置当前时间信息。

水温显示功能：LCD 面板实时显示当前热水温度。

水量显示功能：LCD 面板实时显示当前水杯中水的体积。

饮水总量累计功能：智能区分饮水和倒水动作，实时显示一天中饮水总量。

水温提醒功能：设定饮水温度后，当水温达到设定温度时，自动提醒。

饮水时间提醒功能：可以设定4 个饮水时间，当时间达到设定时间后，自动提醒。

电源管理功能：根据系统状态自动切换自供电模式和备用电池供电模式。

自检测功能：系统死机或程序跑飞后，程序能够自动恢复。

工作温度：0℃~ 85℃。

一款单片机系统控制的温控智能水杯设计一、概述随着科技的快速发展和智能化生活的普及，人们对于日常生活用品的智能化需求也日益增强。

温控智能水杯作为其中的一种典型产品，其通过单片机系统控制实现对水温的精准调节，为用户提供更加舒适、便捷的使用体验。

本设计旨在研发一款基于单片机系统控制的温控智能水杯，通过内置的温度传感器实时监测水温，并通过单片机控制加热或制冷元件，实现水温的自动调节。

同时，该智能水杯还具备智能提醒、节能模式等多种实用功能，以满足用户多样化的需求。

在技术上，本设计采用了先进的单片机控制技术，结合温度传感器、加热元件、显示屏等硬件设备，实现了对水温的精准控制和显示。

在功能上，本设计注重用户体验和实用性，通过智能提醒功能，帮助用户及时补充水分通过节能模式，降低能耗，延长使用寿命。

通过本设计的实施，我们期望为用户带来更加智能化、便捷化的饮水体验，同时推动智能家居领域的发展和创新。

1. 介绍温控智能水杯的市场需求和技术背景随着现代科技的飞速发展，智能化、便捷化的生活方式逐渐成为人们追求的新潮流。

在这一背景下，温控智能水杯作为智能家居领域的一颗新星，正以其独特的魅力吸引着越来越多消费者的目光。

市场需求方面，温控智能水杯的兴起源于人们对健康生活方式的追求和对高品质生活的向往。

在快节奏的现代生活中，保持充足的饮水量和适宜的水温对于维持身体健康至关重要。

传统的水杯往往无法满足这一需求，要么无法保持水温，要么无法精确控制饮水量。

温控智能水杯的出现，正好填补了这一市场空白。

它不仅能够实时监测和调节水温，确保饮用水始终处于最适宜的状态，还能通过智能提醒功能帮助用户养成良好的饮水习惯，从而提升生活质量。

技术背景方面，单片机系统的发展为温控智能水杯的实现提供了强有力的技术支持。

单片机系统以其强大的控制能力和灵活的编程特性，能够实现对水杯温度、水量等参数的精确控制。

同时，随着物联网、大数据等技术的不断进步，温控智能水杯的功能也在不断扩展和完善。

• 164•基于STC12C5A60S2单片机的智能水杯设计广州铁路职业技术学院 张仁朝 王先彪本文设计了一种基于STC12C5A60S2单片机控制的智能水杯，以满足人们对健康饮水生活的需要。

该智能水杯不仅具有喝水语音提示，提醒由于工作忙碌而忘记喝水的人；还可以加热水、制冷水，提供适和人体正常饮用的温水；同时手动模式可以自行设定饮水时间、水的温度，以满足个人性化人群的需要。

引言：医学研究表明：正常的成年人一天饮水量应该在2000cc 左右，以维持由于尿液、流汗或皮肤蒸发等流失的水分，从而保证人体的健康。

很多人由于工作繁忙或生活习惯的问题往往无法达到这一要求，结果是在口渴的时候才去喝水。

其实当人体感到口渴想要喝水的时候，体内的失水已经达到20%，口渴本身其实是体内已经严重缺水的表现，这是造成“亚健康”状态的致命习惯之一。

因此我们需要一款智能水杯。

它可以记录饮水数据并提醒饮水，这样人们就可以根据个人平时的需要设置喝水时间，时间到了它就会发出语音提醒；同时在杯子屏幕上显示日期、时间、水量、水温等。

真正的养成“一杯在手，健康享受”的饮水习惯。

1.硬件电路设计1.1 系统结构该系统主要由半导体制冷片、MCU 模块、显示模块、温度传感模块、按键模块、语音模块、时钟模块及组成。

如图1所示。

图1 系统结构图图2 半导体制冷片原理1.2 硬件模块介绍1.2.1 半导体制冷片半导体制冷片，也叫热电制冷片，是一种热泵。

它的优点是没有滑动部件，应用在一些空间受到限制，可靠性要求高，无制冷剂污染的场合。

它的工作原理是利用半导体材料的珀耳帖效应，具体如图2所示。

当一块N 型半导体材料和一块P 型半导体材料联结成电偶对时，在这个电路中接通直流电流后，就能产生能量的转移，电流由N 型元件流向P 型元件的接头吸收热量，成为冷端，由P 型元件流向N 型元件的接头释放热量，成为热端。

吸热和放热的大小是通过电流的大小以及半导体材料N 、P 的元件对数来决定。

基于单片机的智能水杯设计作者：钟浩陈江萍来源：《无线互联科技》2021年第22期摘要：文章设计了一款在52单片机基础上搭建起来的智能饮水用具，可以进行加热、保温、远程控制，可利用插口式电源来给加热模块提供电能，且可以将温度保持在设置程度。

在人机交互模块进行操作可以控制温度停留在某一范圍以及设定加水容量，对于超出范围的数据信息进行示警提醒。

关键词：单片机；智能水杯；数据基金项目：2019年度大学生创新创业训练计划项目“智能水杯”的阶段性成果；项目名称：智能水杯设计；项目编号：S201913125022。

1 研究现状在智能家居的研发如火如荼的时代，智能水杯是顺应消费者需求、顺应科技发展的产物，尤其在当前环境污染加剧、水源遭受污染、雾霾影响严重的形势下，人们更加重视生活家居中的健康问题，如装修使用环保材料、购买纯净水、搬离闹市区等举措。

在智能水杯售卖市场中，群众认可度比较好的品牌有很多，比如lehoo智能水杯，还有麦开的，还有橘子的等，销售量都较为喜人。

可见，尽管总体的智能水杯行业不是特别兴旺，但是智能水杯这一产品的实用性和需求性都比较高，也是未来水杯功能发展的趋势[1]。

2 设计要求（1）采用 LCD1602 液晶来作为输出模块，为用户提供水温、时间等查看模块。

（2）根据水这一物质的特性，将温度区间设置在0 ℃～100 ℃。

（3）水温在100 ℃之内的区间，当负责测试水的温度的传感器测试到的温度没有达到用户设置最低阈值的时候，机器的加热程序启动，当传感器感受到的水温达到了用户设置的阈值的时候，就断开加热功能，不再进行加热。

（4）智能水杯有一些功能需要用户进行输入，所以需要安装用户的开关按钮、设置按钮、温度的增加按钮和降低按钮，以及“确认键”等。

（5）可以利用红外技术，实现无接触的控制，比如使用遥控器，在10 m以内的范围内都可以进行智能水杯的设定操作。

3 硬件选择根据系统设计的功能和经济因素来选择合适的元器件，然后依据需要的功能来熔接元器件组装成本文的设计。

第5期2024年3月无线互联科技Wireless Internet Science and TechnologyNo.5March,2024基金项目:安徽省大学生创新创业训练计划项目;项目编号:S202210959059㊂国家级大学生创新创业训练计划;项目编号:202310959022㊂作者简介:李梦(2002 ),女,本科生;研究方向:自动化㊂基于TC89C52的多功能智能水杯设计李㊀梦,余忠瑞(安徽三联学院电子电气工程学院,安徽合肥230601)摘要:随科技的进步,现代社会对饮用水的需求日益增加,而饮用水的种类和用量也因此受到影响㊂因此,现代饮用水的商家纷纷推出各种各样的饮用方式,以满足现代饮用水的日常饮用和保养的需求㊂其中,多功能饮用水杯的出现,使得饮用水杯的种类㊁用量和使用寿命都得以大幅度改善,从而成为现代饮用水杯的首选㊂文章以TC89C52型单片机作为主控芯片,对多功能智能水杯进行设计,通过温度传感器对水温进行实时测量,当温度较低时进行加热,并对饮水量进行实时跟踪㊂关键词:智能控温;智能质检;智能感应中图分类号:TM925.5㊀㊀文献标志码:A 0㊀引言㊀㊀近年来,由于社会的进步,人们对健康的需求日益增加,使得安全㊁有效的保暖材料受到广泛重视㊂在此背景下,智能家用电器逐渐兴起㊂为满足消费者的多样化需求,本文研发出一款多功能水杯㊂该水杯采用太阳能集热管,可实现实时加热,同时配备一层保温套,将其中的热能传输至蓄电池,进而达到对水的有效控温,而且还具备单片机的自动调节㊁实时温度检测及饮用水量的实时跟踪等多项功能,可以大大改善消费者的使用体验㊂1㊀保温杯产业发展现状㊀㊀随着科学的发展,我国的保温杯产业发展迅速,制造技术已经达到了全球顶尖水平㊂近年来,传统的民用保温容器已经被各种先进的设备和高精度的工艺所取代,从而为消费者提供更加便捷㊁舒适的生活体验㊂这些先进的工艺为消费者提供更加安全㊁舒适的生活环境,并且在各种行业都有广泛的应用㊂智能水杯的设计旨在帮助忙碌的工作者㊁学习者,避免因为工作繁重而忽略补充水分的问题,从而改善人们的身心健康㊂智能水杯的芯片里安装的程序,可以实现对人们健康状况的实时监测,从而有效地指导人们的正确饮水㊂智能水杯拥有先进的功能,它可以根据人们的日常活动,定期发出 滴滴 的铃声,配合绿色的提醒,使人的身体得到及时补水,从而达到更好的保持健康的目的㊂此外,它还具有记录饮水量的功能,可以使用户的饮水更加规律,从而更有效地维持健康状态㊂2㊀智能水杯总体设计㊀㊀智能水杯系统设计如图1所示㊂这款智能水杯采用太阳能集热器实现即刻加热,而且还配备保温套㊂该智能水杯添加了一种特殊的热电元件,将其转化为蓄电池,从而实现自动调节水位㊂此外,该智能水杯还具备单片机的自动控制㊁实时温度检测及饮用水量的实时跟踪等功能㊂图1㊀系统设计框架2.1㊀温度传感器设计㊀㊀温度监控模块使用DS18B20温度传感器对水温进行实时检测[1]㊂DS18B20温度传感器具有体积小㊁精度高㊁抗干扰能力强的优点,能安置在杯体内且减少空间占用,测量的温度范围为0~25ħ㊂DS18B20是基于半导体的温度传感技术制作的数字温度传感器[2]㊂它的核心部分包括温度传感器㊁模数转换器和数字接口电路㊂传感器通过测量半导体材料的电阻来感知温度,然后将这些电阻的变化转化为数字信号输出㊂DS18B20的工作机制分为以下几个步骤: (1)初始化㊂主设备(如微控制器)向DS18B20发送初始化命令,使其进入工作状态㊂(2)温度变化㊂当DS18B20接收到变化指令时,它便会启动变化,同时记录下变化后的数据,以便日后查阅㊂(3)读取温度值㊂主设备请求读取当前温度值, DS18B20将温度值通过单总线接口发送给主设备㊂DS18B20采用Maxim公司的特殊的1-Wire总线协议,它可以进行单一的控制信号传输,而且这种控制信号必须具备一个可被激活的上拉电阻,才能保证DS18B20的输入端处于3态或更低的阻态㊂在这个总线系统中,主要的操作者采用64位的唯一编码标记所有的设备㊂随着时间的推移,装置的数量会不断增加㊂2.2㊀控制模块设计㊀㊀STC89C52单片机被广泛认为是一种极其优秀的控制器,不仅节省了大量的电源,而且还具备8K的存储容量,并且支持8位CPU及Flash的操纵,既满足了低端产品的需求,又能够满足大量的嵌入式控制应用的需求㊂因此,STC89C52单片机已经被广泛认定为是一种理想的嵌入式控制器㊂52单片机拥有一个具备极强操作性㊁可靠性和成本优势的控制中枢,而其中的C语言则可以实现if㊁while等多种复杂的决策逻辑,从而满足不同应用场景的需求进行系统的软件设计㊂(1)电源VCC接+5V,VSS接地端,即公共参考地㊂(2)STC89C52芯片拥有一个双向的时钟电路㊂其中,XTAL1作为一个输入,而XTAL2则作为一个输出,它们共同构成一个反向信号传感器[4],用来接收外部信息,并将其转换成一个可以被计算的信息㊂采用XTAL1与XTAL2之间的自激振荡,通过调节其中的石英晶体来实现对周围环境的控制,从而实现对时间的调节㊂(3)控制信号引脚㊂①RST控制器可用于控制振荡器的运行㊂如果在一个特定的机械循环中,RST的引脚产生了2次或更多的电流,则该单元会被激活㊂②ALE/PROG是一种特殊技术,在使用外部程序存储和数据信息存储时,能够将ALE(位置锁存允许)中的低8位信息转换为固定信号,从而实现对外部设备发送时间信号,并且具有定期发送功能㊂需要注意的是,在使用外置的数据库时,应该避免使用ALE脉冲㊂③PSEN作为一种读选通信号,可以被输入STC89C52的内置程序㊂STC89C52从内置程序中读入指令(或者数据),PSEN会被执行2次,而在STC89C52从内置程序中读入之后,PSEN信号就会被执行2次㊂④为了让CPU只能从EA/VPP中获取数据, CPU的端口必须接地,并且在处理这些数据之前,它的端口应该具备较高的压力㊂但要需特别注意的是,即使在进行加密操作之前,LB1端口也可能已经被解码㊂只要EA端接入高电平(连接到VCC端),CPU 就会运算并编写内存中的程序㊂在编写Flash存储器的过程中,需要在其接口处添加+12V的程序压力,以确保器件能够正常工作㊂⑤并行I/O口P0-P3端引脚㊂第一,P0口具有8位漏极开关,可以实现双向I/ O接口,并且可以被广泛应用于各种场合,但是必须在接口处安装一个拉电阻,以确保其稳定性㊂第二,P1口(P1.0-P1.7)具有一个双向拉电阻,可以连接I/O端子㊂第三,P2口(P2.0-P2.7)具有一个带有拉电阻的8位准双向I/O接口,以确保其可靠性和稳定性㊂第四,P3口(P3.0-P3.7)具有一个可以拉动电阻的8位多功能双向I/O接口㊂2.3㊀加热模块设计㊀㊀加热模块利用太阳能集热管,可随时对水杯内的水进行加热㊂太阳能集热管主要由真空管㊁金属吸热板㊁工作介质和热媒体组成㊂真空管由外管㊁内管和两者之间的真空层组成,有效地减少了热量的传输损失[3]㊂金属吸热板位于真空管的内部,能够吸收太阳能并传导给工作介质㊂工作介质是一种特殊的液体,它在吸热板的作用下吸收太阳能并蒸发成气体,然后通过热媒体的传导将热量传递给需要加热的对象㊂太阳能集热管的工作原理共分为以下5个部分㊂2.3.1㊀吸热过程当太阳光照射到金属吸热板上时,吸热板会吸收光能并转化为热能,使工作介质温度升高㊂2.3.2㊀蒸发过程当工作介质的温度升高到一定程度时,液体会蒸发成气体,形成蒸汽㊂2.3.3㊀对流传热过程蒸汽由于密度小于液体,会上升到热媒体管的上部,然后通过对流传热将热量传递给热媒体㊂2.3.4㊀冷凝过程热媒体在接收到热量后会冷却下来,从而使蒸汽冷凝成液体㊂2.3.5㊀重力循环过程冷凝后的液体由于密度大于蒸汽,会下降到工作介质管的下部,形成循环㊂2.4㊀质检模块设计㊀㊀水质检测模块采用便携式水质检测仪,在水杯内部安装微型便携式水质检测仪㊂便携式水质检测仪是一种用于快速检测水质状况的仪器,其原理主要基于化学和光学分析方法㊂首先,水杯内置有光源和光接收器,当光照射到水样时,光将发生散射,部分光线被水样中的悬浮颗粒物吸收,导致光的强度减弱㊂其次,便携式水质检测仪根据光线散射的强度和方向,可以推算出水样中悬浮颗粒物的浓度㊂同时,仪器还可以通过测量水样的透射光强度,推算出水的浊度㊂最后,便携式水质检测仪将测量得到的数据进行处理和分析,并显示检测结果㊂这些结果包括悬浮颗粒物的浓度㊁水的浊度以及溶解氧含量等㊂用户可以通过这些数据了解水质的基本状况㊂2.5㊀感应模块设计㊀㊀感应模块采用杯盖和水杯一体化设计,杯盖安装了触摸传感器,可360ʎ无死角感应,进而触发活塞驱动部件,自动打开出水口,无须用手开杯盖喝水㊂另外,在杯子中部设置了一个LCD显示器,可以显示杯内的水温和水量,方便使用者了解杯内信息,确保能够喝上适宜温度的水㊂在杯盖设计上,嘴唇触碰杯盖压力触摸传感器时,在杯口出水端作出反应,短时间推动活塞使水流出,应用上集成的触摸传感器用线圈绕活塞周围均匀分布,当嘴唇触碰到集成的触摸传感器时,立刻作出反应推动杯盖内置活塞,并对应360ʎ杯口出水,从任何方向都能喝到水㊂3　结语㊀㊀这款多功能水杯拥有全面的水温显示系统不仅具备高效率㊁创造性和实用性,而且还具有巨大的潜在商机㊂参考文献[1]邓怀勇,邓鹏.DS18B20型自动温度传感器在武宣水文站的应用[J].广西水利水电,2023(1):37-39. [2]杜光月,刘美丽,周蒙,等.基于多DS18B20传感器阵列的数据采集方法研究[J].电子器件,2023 (1):16-21.[3]李泽南.对热管式真空管太阳能集热器加装反射板提升集热效率的研究[D].石家庄:河北科技大学,2021.[4]关朴芳.基于单片机STC89C52的智能温度控制器的硬件设计[J].甘肃科技纵横,2020(10):34-37.(编辑㊀王雪芬)Design of multifunctional intelligent water-cup based on TC89C52Li Meng Yu ZhongruiSchool of Electric and Electrical Engineering Anhui Sanlian Universicy Hefei230601 ChinaAbstract With the advancement of technology the demand for drinking water in modern society was increasing day by day and the types and amounts of drinking water were also affected as a result.Therefore modern drinking water brands had launched various drinking methods to meet the daily drinking and maintenance needed of modern drinking water.Among them the emergence of multifunctional drinking water-cup had greatly improved the type dosage and service life of drinking water making it the preferred choice for modern drinking water.The design used the TC89C52 microcontroller as the main control chip to design the multifunctional intelligent water-cup.The temperature sensor measured the water temperature in real time heated it when the temperature was low and tracked the amount of drinking water in real time.Key words intelligent temperature control intelligent quality inspection intelligent sensing。

基于单片机的电热水杯设计一、设计背景随着科技的不断发展，人们对于生活品质的要求越来越高。

传统的电热水壶体积较大，携带不便，而市面上现有的小型电热水杯功能相对单一，无法满足用户多样化的需求。

因此，设计一款小巧便携、功能丰富且智能化的电热水杯具有重要的现实意义。

二、总体设计方案本电热水杯的设计主要包括硬件和软件两大部分。

硬件部分主要由电源模块、温度检测模块、加热控制模块、显示模块和单片机控制模块组成；软件部分则采用相应的编程语言实现对各模块的控制和协调工作。

三、硬件设计（一）电源模块为了保证电热水杯的正常工作，需要一个稳定可靠的电源。

我们选用了锂电池作为电源，通过充电管理芯片对电池进行充电，并通过降压芯片将电池电压转换为各模块所需的工作电压。

（二）温度检测模块温度检测模块是实现精确控温的关键。

采用高精度的热敏电阻作为温度传感器，将温度变化转换为电阻值的变化。

通过电阻分压电路将电阻值的变化转换为电压的变化，再经过 ADC 转换芯片将模拟电压转换为数字信号，输入到单片机中进行处理。

（三）加热控制模块加热控制模块负责控制电热水杯的加热过程。

选用了 PTC 陶瓷加热片作为加热元件，通过场效应管作为开关元件，由单片机输出的 PWM 信号控制场效应管的导通时间，从而实现对加热功率的调节。

（四）显示模块为了方便用户直观地了解电热水杯的工作状态和温度信息，选用了液晶显示屏作为显示模块。

通过单片机的控制，能够实时显示当前水温、设定温度、工作模式等信息。

（五）单片机控制模块单片机是整个系统的核心控制单元，负责协调各模块的工作。

选用了 STM32 系列单片机，具有丰富的资源和较高的运算速度，能够满足系统的控制需求。

四、软件设计（一）主程序流程系统上电后，首先进行初始化操作，包括初始化各硬件模块、设置默认参数等。

然后进入主循环，不断检测用户输入、温度传感器的输出，并根据检测结果进行相应的控制操作，如启动或停止加热、更新显示信息等。

基于单片机温度自动提醒的智能水杯设计【摘要】针对低碳、环保生活领域对温度传感器的应用,提出单片机实时系统智能水杯的设计方法。

在此基础上,采用了DS18B20温度传感器,并对温度采集、实时控制进行了仿真分析,本文提出了性能较好的智能水杯设计方法和多样功能。

【关键词】：单片机温度传感器半导体Smart cup temperature based on automatic remind【Abstract】:T he application of low carbon, environmental protection areas of life to the temperature sensor, puts forward the design method of single chip real time system intelligent cup. On this basis, using DS18B20 temperature sensor, and the temperature acquisition, real-time control of the simulation analysis, this paper puts forward the design method of the good performance of glass and various function.【 Keywords】: Single chip microcomputer Temperaturesensor Semiconductor目录第一章引言1.1 课题的研究背景及意义1.2 课题的研究任务与内容第二章总体方案设计2.1 方案一2.2 方案二第三章系统硬件设计3.1 硬件设计环境介绍3.2 单片机最小系统设计3.2.1 STC89C52简介3.2.2 单片机端口分配及功能3.3 显示电路设计3.3.1 LED显示器的分类3.3.2 数码管结构3.3.3 数码管工作原理3.3.4 显示电路3.4 温度采集电路设计3.4.1 DS18B20的工作原理和测温原理3.4.2 温度采集电路3.5 温度自动提醒电路设计3.6 温度制冷，制热设计半导体3.7整体硬件电路图第四章系统软件设计4.1 系统软件整体设计4.2 系统程序设计4.2.1 主程序设计4.2.2 显示程序设计4.2.3 温度判断程序设计4.2.4 DS18B20程序设计第五章系统设计与分析第六章总结致谢参考文献附录1.程序第一章引言1.1.课题研究背景与意义二十一世纪是科技高速发展的信息时代，电子技术，微信单片机技术的应用更是空前广泛。

基于stm32的智能水杯课程设计随着人们对健康生活的追求，智能水杯作为一种新型的智能设备，逐渐引起了人们的关注。

基于stm32的智能水杯是一种集温度监测、饮水提醒、水质检测等功能于一体的智能化产品。

本文将介绍基于stm32的智能水杯的设计方案和实现过程。

我们需要明确设计的目标和功能。

基于stm32的智能水杯的主要目标是监测用户的饮水习惯，提醒用户适时补水，并通过实时监测水质，保障用户的健康饮水。

具体功能包括温度监测、饮水提醒、水质检测、数据存储和显示等。

接下来，我们需要选择合适的硬件平台。

stm32是一种常用的嵌入式微控制器，具有低功耗、高性能和丰富的外设接口等特点，非常适合用于智能水杯的设计。

同时，我们还需要选择温度传感器、水质传感器、显示屏等外围设备。

在硬件选型确定后，我们开始进行软件设计。

首先，我们需要编写驱动程序，与硬件进行通信，并获取传感器的数据。

然后，我们需要设计算法，对获取的数据进行处理和分析。

例如，通过温度传感器获取的数据可以判断水杯中的水温是否适宜饮用，从而提醒用户是否需要加热或冷却水杯中的水。

通过水质传感器获取的数据可以判断水质是否合格，如果不合格则提醒用户更换水源。

在数据处理和分析完成后，我们需要设计用户界面。

通过显示屏可以实时显示水温、水质等信息，并提醒用户适时补水。

用户可以通过按键或触摸屏与智能水杯进行交互，例如调节水温、查看历史数据等。

我们还可以通过无线通信模块将智能水杯与手机或电脑连接，实现远程监控和数据传输。

用户可以通过手机App或电脑软件查看水杯的状态和历史数据，实现更加智能化的使用体验。

我们需要进行整体系统测试和优化。

通过模拟实际使用场景，测试系统的稳定性和可靠性。

同时，根据测试结果对系统进行优化，提高系统的性能和用户体验。

通过以上的设计和实现，基于stm32的智能水杯可以帮助用户监测饮水习惯，并提供相应的提醒和建议。

同时，通过监测水质，保障用户的健康饮水。

这种智能水杯不仅具有实用功能，还能提高用户的生活品质和健康水平。

54 | 电子制作 2018年2-3月合刊健康也日趋被现代人重视与追求。

人体的一半以上都是水，所以饮水问题是影响人们健康的重要因素，而水温和水质则是健康饮水的关键。

在家时，水温和水质尚能保证，但平常工作或户外运动时则很难满足。

现如今，市场上面多数商家对水杯的制作，都只一味追求美观，实用方面却毫无新意。

生产出来的大多数的水杯无法调节温度，水杯中水的温度易受环境温度的影响，无法做到对水温的智能调控；在缺水的环境中，水一旦被喝完，人们无法及时补充水分等诸多问题，这些都无法满足生活节奏越来越快的现代人。

发展现状：目前智能温控水杯已逐渐开始占领市场，且基本设计已比较完善。

现有的智能温控水杯有两种不同类型的产品：一种是智能反馈提醒型，另外一种是智能温控型。

其主要的代表产品为：Cuptime智能水杯，其内置有温度感应器，杯身上的LED指示灯会根据液体温度呈现出不同的颜色，比如高于75摄氏度的水温会显示为红色，提醒使用者小心饮用。

当然，Cuptime智能水杯最为强大的功能是，它会记录被喝掉的每一滴水，让饮用者精确掌握每天的饮水量。

同时，Cuptime APP还会根据饮用者的年龄、身高、体重计算出针对于个人的每日饮水量，时刻提醒使用者每日至少还需要喝下多少水用以维持身体健康。

通过与手机同步，由手机推送提醒使用者喝水的信息。

同时，Cuptime 智能水杯也会通过自身来达到提醒的目的。

另一种即是Brugo智能控温水杯，能够解决日常饮茶或者饮水中过烫、过凉和易漏三大问题。

①可实现极速降温：控温杯采用双内胆设计，内层为长效保温区，外层为智能控温区，使用时将杯体倾斜，内胆中的高温饮品将会自动倾注25ml至外层，并在5至8秒内迅速降至人体饮用发热最佳温度65-76摄氏度。

②可实现长效保温：内层中的滚烫的饮品可以长效保持高温。

③完美密封：能够适应各种环境，即使是遇到颠簸等情况，也不会出现撒漏。

完美密封、自然饮用、急速温控多功能智能水杯。