基于51单片机的智能加湿水杯

中国人民解放军后勤工程学院 杨继宝 何昊男 韩 明 丁志康

基于51单片机的智能加湿水杯

中国人民解放军后勤工程学院 杨继宝 何昊男 韩 明 丁志康

针对目前市面上的加湿器大多体积较大，不利于随身携带的不足，考虑将加湿器与水杯进行功能融合，研制开发一种具备智能加湿、远程监测、智能分析等功能的便携智能水杯。通过该水杯加湿器来改善室内的空气湿度，提升空气质量。通过调查研究、理论验证、设计研究和模型开发，以MCS-51单片机为主芯片，让水杯拥有加湿、远程监测水体温度、空气湿度等数据、远程控制加湿器开关、自动加湿等功能。总之，这些设计使得加湿器水杯更加自动化、智能化，符合当今科技发展趋势。

超声波加湿；MCS-51单片机；远程控制；自动化

1 绪论

1.1 研究背景及调查研究

随着经济和人民生活水平的提高，人们对生活质量和健康的要求愈来愈高。空气加湿器就是这样慢慢走进全球的很多家庭当中，成为干燥地区家庭中不可缺少的一种小型家电产品。空气加湿器在我国仍属于新兴产物。

中国产业调研网发布的2016年版中国加湿器行业深度调研及市场前景分析报告[1]认为,加大对空气加湿器的开发力度,将有利于国内空气加湿器行业的发展,有利于国民生活品质的提高和国民健康水平的提升。

通过对市面上多功能水杯和智能水杯的研究调查，发现现在市面上的智能水杯有温度提醒的功能：当温度下降到人们设定的温度时，会以一定的表达方式向使用者传递这一信息，提醒人们水的温度已经适合饮用。但这个功能有着明显的局限性：当人们工作时、开会时，很有可能不能及时收到或者不便收到这一信息，从而导致错过喝水的时间。

1.2 研究目的与意义

根据测定，人感觉最舒服的环境温度在25℃左右，相对湿度在45%-70%RH这个区间，合适的相对湿度会使人感觉非常舒服，维护人体健康，提高工作效率。另外，合适的温湿度环境也有利于保护房间装修，延长家装的实用寿命。

但是目前市面上的加湿器大多体积较大，不利于便携，于是想到将加湿器与日常都要用到的水杯整合在一起，做一个便携水杯加湿器。这样既能满足人体的水分需求又能兼顾到体表的保湿，具有高度的可行性。

另外针对人们无法准确获知或得到杯子中的水是否已经到了适合人饮用的温度的问题，本方案计划设计一种可以根据水体和环境温度计算出达到合适人们饮用温度时所需要的时间的智能水杯，让人们预知这些信息，提前作好安排，可以弥补市面上温度自动提醒智能水杯提醒不到位的缺点，特别适合工作较忙的人群。

2 产品结构功能

2.1 机械设计

在对产品的设计过程中，将电子元件与水体隔开，减少电路进水的可能性，并且采用了吸水棉吸水的方式给加湿器供水。产品设计如图1所示。

图1 外观

2.2 功能模块

2.2.1 功能

本产品主要实现的功能有：（1）加湿功能；（2）远程监测水体温度、空气湿度；（3）远程控制加湿器开关；（4）自动加湿与缺水断电；（5）智能分析最佳饮水时间。

2.2.1.1 远程监测水体温度、空气湿度

以单片机模块为处理芯片，通过湿度传感器模块和温度传感器模块采集数据，并传输到单片机模块，经过处理后，通过WiFi模块传递给连上WiFi的手机终端，在手机串口助手APP上显示出水体的温度和空气的湿度这些数据。

2.2.1.2 远程控制加湿器开关

连上WiFi模块的手机终端，通过手机串口助手APP，传递打开或者关闭加湿器的指令给WiFi模块，然后再将此指令传递给单片机模块进行处理，然后控制加湿器打开或者关闭。

2.2.1.3 自动加湿与缺水断电

在单片机模块中编入预先编好的程序，湿度传感器模块将采集到的湿度信息实时传回至单片机模块作为程序参数进行处理，当湿度值低于某一设定值时，单片机模块控制加湿器打开。利用探针感应水位，当水位低于一定程度后，自动关闭加湿器，防止加湿器干烧。

2.2.1.4 智能分析最佳饮水时间

倒上一杯水之后，水杯中的温度传感器与水位传感器将数据通过WiFi模块传递给手机APP，APP获取数据后经过程序计算，将最佳喝水时间通过一定的表达方式传递给使用者。

2.2.2 模块

产品的总工作原理图如图2所示。

图2 总工作原理

根据要实现的功能，设计出了集合单片机、加湿装置、温度传感器、湿度传感器、显示装置、WiFi接收处理装置于一体的电路。

3 总结

本设计将人们日常用的水杯与加湿器融合在一起，增加了人们生活的便利，减少过多携带带来的麻烦，本设计通过手机连接WiFi可以直接操控产品，实现了产品的远程操作功能，使之更加智能化，本设计实时监测水体温度以及空气湿度，当水体温度达到适合饮用的程度时会提醒人们，当空气湿度下降到30%时，会自动开启加湿器。这些设计都使该作品更加的智能，符合当今科技朝着物联网技术发展的趋势。

[1]徐爱钧.单片机原理及应用[M].北京:机械工业出版社,2010,7.

[2]宋文绪,杨帆.传感器与检测技术[M].北京高等教育出版社,2009,11.