358度智能一体化水杯

石雅竹 李国辉 刘慧 李娜

摘要：基于358度智能一体化水杯装置的研发，将突出恒温、健康指数、人体补充水量预警装置、加热、制冷、水质水温检测、手机APP远程控制等几大功能特点，合理的解决了传统水杯在日常使用当中水温不可控、健康指数较低、功能单一等问题。该产品适用于办公室、居家、车载等场合。该产品为应用前景广阔且符合现代消费理念，是集多种功能于一体的智能化水杯。

关键词：恒温；远程控制；多种功能；经济实用

1、引言

随着当代科学技术的发展，消费者不管是在生活还是工作上对产品质量和指标的要求都在不断提高，人体摄入水温以白开水35度、蜂蜜水55度、茶水83度为宜，为使水杯更加智能化、快捷化，安全化，人们不断的在这一方面结合相关技术并追求创新。358度智能一体化水杯的研制可以说走在了这一技术的最前沿，它是是一款集恒温、健康指数、人体补充水量预警装置、加热、制冷、水质水温检测、手机APP远程控制等几大功能于一体的智能化水杯。

2、作品功能与特色

针对目前国内外市场对于深度智能化水杯这一技术的空白，此智能化水杯将实现对恒温、加热、制冷、检测、远程控制等功能的研发，其中主要研究内容有对HMI技术与蓝牙模块的综合应用、恒温的调节与控制、APP开发与网络控制、设计管理及水温的监测与提醒。该作品具有温度可视化和现代化恒温控制、人机交互技术探索应用、 APP可视化组态显示的鲜明特色。

3、设计原理

358度智能一体化水杯是以STM32F103为主控器，采用模块化设计方案，可独立工作或多模块组合协同工作。每个模块均可以设定优先级别，从而实现对时间、水温的不同调节。在结构上，水杯本体装有制热制冷装置，水杯垫装有电源模块、液晶显示屏等；功能上，当系统到达设定时间后，MCU会控制I/O口得电和断电，利用感应器监测水温的变化，通过PID控制MCU传导到制冷或加热系统来调节水温，实现恒温调节；并在设定的温度达到时，程序模块断电并通过蓝牙系统反映到手机APP上提醒主人饮水，并且在水杯垫的下方时刻显示着水温、健康指数；由 MS-E4A控制蓝牙系统，可以通过手机APP实现组态监控。

4、系统设计

硬件部分：该装置在保证传统外形不变的情况下对内部结构进行了修改，并增加恒温调节装置，在外部显示上采用OLED显示，水杯分为杯身和杯座兩部分，通过最小系统对各部分硬件功能实现总控制减少了外部单立元器件的使用增加了杯身的容量。内部安装WIFI模块所产生局域网络为数据构成无线传输。系统总体框图如图1所示。

图1 系统总体结构框图

软件部分：

图2 系统程序流程图

5、作品设计效果

通过对水杯的功能分析，制作出智能化饮水设备——358度智能一体化水杯，改善以往普通水杯存在的局限性，使得水杯具有多样化功能。

358度智能一体化水杯与目前市场上传统水杯相比具有诸多的优势，具体表现在：

（1）三种温度模式可供选择。依据健康指数设计出三种温度模式可供选择使其实用性大幅增强，对于不同的需求，用户可一步操作到位充分展现了产品的便捷性。

（2）安装人体补充水量预警系统。借鉴目前市场上出现的饮水提醒功能的优点，进行了智能化提升通过手机APP向用户传递摄入水量信息。

（3）水质水温显示。通过OLED显示能够更加直观的将所检测的数据进行显示，避免用户使用时出现烫伤及水质不达标等危险。

（4）在数据交互功能上，358度智能一体化水杯采用最新的WIFI技术，其内部安装WIFI模块用来产生局域网络。手机、电脑通过连接局域网络可与358度智能一体化水杯进行数据的相互传输，实时记录存储数据。

（5）在使用体验上，358度智能一体化水杯的外形结构采用圆柱体结构，杯身与杯座分离且互相搭配便可以进行相应功能的操作，操作功能简单便捷。内部采用降压5V对控制系统进行供电，对机体起到有效的保护使其能够循环使用。

参考文献：

[1]谭浩强.C程序设计（第四版）[M].北京：清华大学出版社，2010.06.

[2]张友德.单片微型机原理、应用与实验[M].上海：复旦大学出版社，2005.

基金项目：天津市级大学生创新训练计划项目《358度智能一体化水杯》，项目编号：201810066069。