智能杯座的应用研究

孙鹏程 胡大春

【摘要】 本文从对人类健康生活的忧虑出发，介绍了一种有助于人们管理健康生活的杯座。使用者可以通过手机蓝牙随时监控自己每日的饮水状况并由此来对饮水量进行调整。冬天的时候它还可以给水加热。这样就可以有效的对使用者的饮水情况进行改善，间接保证了人们的健康。

【关键词】 杯座 饮水量 调控 蓝牙

一、引言

随着现代科学与技术朝着智能化的趋势发展，智能家居的概念便被提出并渐渐走进人们视线中来。相信未来智能家居、智能穿戴设备会越来越普遍化，此模拟智能杯座需要一个中央控制器（树莓派），温度传感器，压力传感器，蓝牙模块等设备。本文介绍了这样一种可以记录你喝水量并带有加热水功能的杯座，我们暂且称它为聪明的杯座。

二、总体设计

2.1系统组成部分

根据智能杯座创意需求，以树莓派为中央控制器进行主要信息处理，系统有温度检测模块、压力检测模块、加热模块、蓝牙模块构成。

2.2工作原理

检测模块的压力传感器定时探测杯子减少的重力并将信息传送给树莓派B+，树莓派将信息整合后生成图像传送给手机便于使用者直观地看自己的饮水状况。

当用户手机进入蓝牙范围内时进行连接。

三、硬件设计与软件设计

3.1硬件设计

1、树莓派处理器选型和简介 。树莓派是软件方面作为当今世界，最受欢迎的mini PC，树莓派爱好者为其定制了相应的LINUX系统，并开发了大量应用。硬件方面，树莓派的参数如下：Broadcom BCM2835 700MHz ARM1176JZFS 配备 FPU 处理器，4核 GPU 处理器 ；GPU 支持 Open GL ES 2.0， OpenVG 硬件加速，1080p30 H.264 高清解码 ；GPU 带宽 1Gpixel/s， 1.5Gtexel/s or 24GFLOPs DMA 纹理解析 ；带Micro SD 卡插槽（支持通过它启动 Linux 操作系如 Fedora）；尺寸：85 x 56 x 17 mm ；3.5 mm 音频输出接口 ；microUSB 接口供电；10/100 自适应网卡；USB 2.0 接口 x 4 ；Micro SD 卡插槽；512 MB 内存 ；摄像头接口 ；40PIN接口 ；HDMI 接口 ；LCD接口 。

2、蓝牙模块。用Android或者IOS手机结合树莓派开发智能杯座，它可以通过蓝牙4.0与你的手机通信。通过低功耗的蓝牙4.0链接成星型的低功耗网络，达成快速的实时通讯。许多的软件工程师或者硬件工程师都希望有这样一个平台来实现以上功能。BLE-LINK是基于蓝牙4.0的通讯模块，它采用XBEE造型设计，体积尺寸紧凑，兼容XBEE的扩展底座，适用于各种3.3V的单片机系统。它也可以实现两个蓝牙模块之间点对点无线透明传输，主从机设置，无线烧录程序，甚至与PC建立HID连接。同时我们为开发者提供了极大的自由度和支持准备。用户不仅可以通过AT指令调试BLUNO，而且可以通过USB更新BLE的芯片程序。BLELINK蓝牙4.0通讯模块可以使用XBEE底座插接到Arduino控制器上，从而实现蓝牙无线控制。利用蓝牙无线烧录时，可采用XBee USB Adapter 适配器 （带FTDI烧写功能）从而与电脑连接。

3.2软件设计

软件程序使用树莓派集成开发环境技术平台的相关技术进行开发，为校园灯控管理人员提供简易的图形化界面，通过与硬件系统的交互，实现校园灯控的可视化操作，检测程序是使用人体红外检测数据，保存数据进行二次检测，同时进行电流检测，将结果结合来判断教室是否亮着无人灯。软件系统的实现主要包括监控和操作。Python是一种面向对象具备动态数据类型的解释性语言，你所编码的脚本 或程序可以直接运行，而不需要类似其他语言把它们先编译成机器码。这样使用起来非常便捷。Raspberry Pi上也提供了与Python绑定在一块的集成开发环境 IDLE。Python类似于C/C++或者其他的计算机语言，基本上半天就能上手编写程序，在开始编写智能杯座控制程序前需要对我们的树莓派计算机的相关Python的库文件进行安装设置，首先是GPIO，打开LX终端（LXTerminal），更新apt-get软件安装包列表（注意必须要在网络连接正常情况下），然后执行安装命令来安装raspberry-gpio-python包，在安装完成Python的GPIO库后，接下来是安装Python的UART库，和上述之前步骤相似，更新apt-get软件安装包列表，后安装Python的串口通信模块。

四、创新及应用

1、创新点。可定时探测杯重并生成图像，便于使用者了解自己的饮水情况。2、实用性。本文设计的智能杯座最大的优点就是实用性高，可以作为智能家居的组成部分。关注人们的身体健康，会成人们使用智能杯座的主要因素。

五、结论

简单的通过手机蓝牙随时了解自己每日的饮水量情况，并由此来调整。温度降低的时候可以适度的加热。这样就可以有效的提高人们的生活质量，还保证了人们的健康。

参 考 文 献

[1]高守玮， 王健， 黄全振，等.基于电力线载波通信的智能家居系统嵌入式网关设计[J]. 电气应用， 2010， （15）：46-49

[2]李文胜. 基于树莓派的嵌入式Linux开发教学探索[J]. 电子技术与软件工程， 2014， （9）：219-220