基于WIFI網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開發(fā)的智能水杯墊

李文 趙知非 劉霞

摘要：本文介紹了一款基于WIFI網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、手機(jī)APP軟件開發(fā)技術(shù)、單片機(jī)控制技術(shù)及傳感器技術(shù)的智能杯墊。使用時(shí)，只需將其放置于水杯之下，通過定制的APP軟件進(jìn)行操作，設(shè)定飲水溫度，當(dāng)熱水降低到設(shè)定溫度時(shí)，將水杯墊信息發(fā)送給用戶，手機(jī)端會有鬧鐘響起，提醒用戶飲水。

Abstract： This article introduces a smart coaster based on WIFI network technology， mobile phone APP software development technology， SCM control technology and sensor technology. When using， just place it under the water cup， operate through the customized APP software， set the drinking water temperature. When the hot water is reduced to the set temperature， send the water coaster information to the user， the mobile phone will have an alarm clock to remind users to drink water.

關(guān)鍵詞：健康飲水；智能杯墊；單片機(jī)技術(shù)

Key words： healthy drinking water；smart coaster；microcontroller technology

中圖分類號：TN915.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）16-0098-02

0 引言

由于科學(xué)技術(shù)對人們生活的影響逐漸提高，智能家居的理念漸漸得走進(jìn)了人們的生活。而飲水問題是每個(gè)人都不能忽視的健康問題，尤其在生活節(jié)奏越來越快的當(dāng)前環(huán)境下，大多數(shù)人沒有時(shí)間去親自燒水，而且工作認(rèn)真的情況下就會忘記喝水，以至于身體長期缺水，出現(xiàn)亞健康狀態(tài)。在此情況下，設(shè)計(jì)一款具有測量水溫，保持溫度、提醒喝水的水杯便具有非常重要的意義。

1 對智能水杯墊國內(nèi)的現(xiàn)狀研究

智能家居行業(yè)目前在國內(nèi)處于蓬勃發(fā)展之中，然而智能水杯墊在國內(nèi)還是處于剛剛開發(fā)階段，行業(yè)競爭度小。國外有一款類似的產(chǎn)品叫Cuptime和8time便攜創(chuàng)意水杯，兩種創(chuàng)意水杯在市場上的反應(yīng)的比較火熱，這使得人們開始關(guān)注喝水相關(guān)的智能化產(chǎn)品。

目前國內(nèi)外主要研究水杯的材料和外形，畢竟這樣才能貼切地滿足人們對于健康以及美觀的心里需求，更好地獲得市場，現(xiàn)在的市場上還沒有一款水杯能具有測溫、保溫和提醒三重功能。該項(xiàng)目的水杯墊不僅僅將這三重功能涵括其中，而且通過手機(jī)，也可以對水杯墊的加熱溫度進(jìn)行控制，這也是該項(xiàng)目的優(yōu)勢之一。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

智能杯墊主要由單片機(jī)最小系統(tǒng)、溫度測量電路、繼電器控制器、LED溫度顯示電路和WIFI模塊等構(gòu)成。STC89C52作為控制芯片，電源的通斷由手機(jī)中配套的APP軟件控制，通過溫度傳感器采集到水杯溫度，并將信號送入單片機(jī)控制芯片，經(jīng)過信號的處理與運(yùn)算，通過wifi網(wǎng)絡(luò)向手機(jī)發(fā)送相應(yīng)信號，并且通過底部RGB小燈顏色來顯示相應(yīng)的溫度。使用者也可以在手機(jī)中輸入合適的溫度，當(dāng)水杯中液體到達(dá)這個(gè)溫度時(shí)，APP發(fā)送可以放心飲用的通知，并且溫度控制器控制水溫保持在這個(gè)溫度。

本項(xiàng)目運(yùn)用WIFI模塊與手機(jī)端實(shí)時(shí)通信，可以通過手機(jī)隨時(shí)監(jiān)控智能控溫杯墊的溫度狀況，使用者可以遠(yuǎn)程監(jiān)控或者改變水杯中液體溫度的變化，并且控制在自己需要的溫度，解決日常生活中熱水涼得慢、涼水加熱麻煩、并且時(shí)常錯(cuò)過好的喝水時(shí)機(jī)的問題。

3 系統(tǒng)工作原理

硬件部分：完成智能杯墊管理系統(tǒng)的開發(fā)、設(shè)計(jì)與制作，包括溫度控制部分、APP顯示部分、RGB色彩顯示部分、無線模塊控制部分。本系統(tǒng)的控制核心是采用51系列單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及智能控制，無線通信單元我們采用WIFI無線模塊數(shù)據(jù)傳輸?？梢詫?shí)現(xiàn)非接觸可調(diào)節(jié)水溫，避免了現(xiàn)在大多數(shù)人因?yàn)轱嬎畣栴}而引起的亞健康情況。

軟件設(shè)計(jì)：通過該項(xiàng)目設(shè)計(jì)的APP，用戶可以在手機(jī)上隨時(shí)監(jiān)控智能控溫杯墊的溫度狀況，使用者可以遠(yuǎn)程監(jiān)控或者改變水杯中液體溫度，而且控制在用戶想要的溫度，解決日常生活中熱水涼得慢、涼水加熱麻煩、并且時(shí)常錯(cuò)過好的喝水時(shí)機(jī)的問題。系統(tǒng)整體的工作原理及流程如圖1所示。

4 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

為了檢驗(yàn)該智能水杯墊的系統(tǒng)工作是否穩(wěn)定、可行，本小組做了三項(xiàng)實(shí)驗(yàn)（分別為水杯墊加熱功能測試、手機(jī)APP遙控功能測試以及RGB小燈顏色顯示水溫測試）。測試時(shí)，每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)分別做了三組實(shí)驗(yàn)，每組重復(fù)四次。以確保系統(tǒng)每次均能正常工作。第一組實(shí)驗(yàn)的三次實(shí)驗(yàn)，利用手機(jī)APP遙控端設(shè)置水杯墊加熱溫度分別為20/50/80攝氏度，加熱完成后手機(jī)APP發(fā)出音樂提示；第二組實(shí)驗(yàn)，分別利用手機(jī)APP對水杯墊進(jìn)行加熱和降溫功能，設(shè)置水杯墊的狀態(tài)，測量水溫由常溫升到高溫再降到低溫；第三組實(shí)驗(yàn)，當(dāng)水杯墊加熱使水溫度逐漸上升時(shí)RGB小燈由冷色調(diào)變成暖色調(diào)。

系統(tǒng)整體性能測試如表1所示。

經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，說明該水杯墊能夠完成上述基本功能，并且各部件工作正常，穩(wěn)定性較好。能夠完成預(yù)計(jì)的功能設(shè)計(jì)，說明本系統(tǒng)可以得到廣泛應(yīng)用。

5 系統(tǒng)應(yīng)用價(jià)值

隨著近些年智能家居系統(tǒng)的不斷豐富，安裝一套智能家居，已經(jīng)不再是一個(gè)概念，而是生活中切實(shí)可以享受到的便利體驗(yàn)。可是這些智能家居往往都是價(jià)錢高，不能滿足于大多數(shù)群體，所以智能家居的應(yīng)用范圍相當(dāng)有限，遠(yuǎn)達(dá)不到全面化的地步，而這種市場上還沒有的智能水杯墊更是市場空缺。

本作品著力解決人們在忙碌的生活中飲水問題，而且該水杯墊不僅僅局限于解決飲水，同時(shí)也適合于多種飲品，比如早上帶到辦公室涼了的豆?jié){、因工作而冷了的咖啡、因起晚而沒喝到熱乎的牛奶等，我們都可以加熱。我們的這款智能水杯墊具有操作簡單、使用方便、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。隨著時(shí)代的發(fā)展和技術(shù)的成熟，我們的水杯墊會更加的親民，希望更多的人使用這種水杯墊，解決現(xiàn)在人們因缺少飲水而產(chǎn)生的亞健康問題。

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