智能温控水杯系统的设计与实现

洪浩 李翔 邱力军

摘 要：本产品是基于AT89C51单片机在温度控制和定时功能的应用。本方案温度采集使用温度传感器DS18B20，用户可以自定义温度和提醒时间，通过使用按键可以控制自定义温度和时间的增减。当水杯水温低于设定温度时，升温系统开启，同时红色发光二极管亮起。当水杯水温高于设定温度时，降温系统开启，同时绿色发光二极管亮起。当系统计时达到用户自定义时间后，提醒系统发出报警，提醒用户饮水。

关键词：AT89C51单片机；温度传感器；温度控制；提醒系统

随着人们生活和工作节奏加快，大多数人没有时间去亲自烧水，而且工作认真的情况下就会忘记喝水，以至于身体长期缺水，出现亚健康状态。在此情况下，设计一款具有测量水温，保持温度、提醒喝水的水杯便具有非常重要的意义。目前国内外主要研究水杯的材料和外形，在目前的市场中，还没有一款水杯具有测温，保温，提醒的三重功能。因此本产品的设计可以解决市场的需求，将三重功能结合，使饮水者方便，快捷，健康的饮水。

1 系统硬件设计

1.1 系统电路原理图

本产品选用的单片机型号为AT89C51，晶振X1选用12MHZ，电容C1，C2选用22PF，按键K1与C3构成手动复位系统，当需要手动复位时，直接按下K5，系统将会重新启动。按键K1、K2、 74HC573锁存器和数码管共同构成温度设定系统，按键K3、K4、 74HC573锁存器和数码管共同构成时间设定系统。其中，K1和K2分别控制温度的增减，K3和K4分别控制时间的增减。温度的初始值设为37℃，时间的初始值设为20分钟，系统电路连接图如图1所示。

2.2 温度控制系统

⑴当真实温度小于设定温度时，红灯亮起，升温系统打开，水温升高，当真实温度等于设定温度时，红灯熄灭，升温系统关闭。⑵当真实温度大于设定温度时，绿灯亮起，降温系统打开，水温降低，当真实温度等于设定温度时，绿灯熄灭，降温系统关闭。

3 系统软件设计仿真

3.1 初始化设置

设定温度为37℃，提醒时间为20分钟，手动按下K1，K2，K3，K4，则温度和时间将发生增大或减少。

3.2 升温系统仿真

调整温度传感器，使当前温度为35℃，则当前温度-设置温度=T=-2℃，此时红灯亮起，升温系统启动。升温系统仿真如图2所示。

3.3 降温系统仿真

调整温度传感器，使当前温度为39℃，则当前温度-设置温度=T=2℃，此时绿灯亮起，降温系统启动。降温系统仿真如图3所示。

3.4 提醒系统仿真

系统开机后，提醒系统开始计时，当系统计时达到20分钟时，数码管示数显示为0，此时蜂鸣器发出报警，提示用户喝水，提醒系统仿真如图4所示。

4 结束语

在此设计的基础上，本方案还可以进行扩展，应用到其它温控系统方面，具有良好的应用价值。另外，本系统可扩展到与手机通过WiFi联网，用户可以通过网络远程控制系统。

[参考文献]

[1]张俊谟，何立民.单片机中级教程[M].北京.北京航天航空大学出版社.2000.6.

[2]康华光.电子技术基础（模拟部分）[M].北京：高等教育出版社.2004.

[3]宋文绪.传感器与检测技术[M].北京：高等教育出版社.2004.

[4任致程.智能经典电路300例[M].北京.机械工业出版社.2002.8.