智能溫控水杯系統的設計與實現

洪浩 李翔 邱力軍

摘 要：本產品是基于AT89C51單片機在溫度控制和定時功能的應用。本方案溫度采集使用溫度傳感器DS18B20，用戶可以自定義溫度和提醒時間，通過使用按鍵可以控制自定義溫度和時間的增減。當水杯水溫低于設定溫度時，升溫系統開啟，同時紅色發光二極管亮起。當水杯水溫高于設定溫度時，降溫系統開啟，同時綠色發光二極管亮起。當系統計時達到用戶自定義時間后，提醒系統發出報警，提醒用戶飲水。

關鍵詞：AT89C51單片機；溫度傳感器；溫度控制；提醒系統

隨著人們生活和工作節奏加快，大多數人沒有時間去親自燒水，而且工作認真的情況下就會忘記喝水，以至于身體長期缺水，出現亞健康狀態。在此情況下，設計一款具有測量水溫，保持溫度、提醒喝水的水杯便具有非常重要的意義。目前國內外主要研究水杯的材料和外形，在目前的市場中，還沒有一款水杯具有測溫，保溫，提醒的三重功能。因此本產品的設計可以解決市場的需求，將三重功能結合，使飲水者方便，快捷，健康的飲水。

1 系統硬件設計

1.1 系統電路原理圖

本產品選用的單片機型號為AT89C51，晶振X1選用12MHZ，電容C1，C2選用22PF，按鍵K1與C3構成手動復位系統，當需要手動復位時，直接按下K5，系統將會重新啟動。按鍵K1、K2、 74HC573鎖存器和數碼管共同構成溫度設定系統，按鍵K3、K4、 74HC573鎖存器和數碼管共同構成時間設定系統。其中，K1和K2分別控制溫度的增減，K3和K4分別控制時間的增減。溫度的初始值設為37℃，時間的初始值設為20分鐘，系統電路連接圖如圖1所示。

2.2 溫度控制系統

⑴當真實溫度小于設定溫度時，紅燈亮起，升溫系統打開，水溫升高，當真實溫度等于設定溫度時，紅燈熄滅，升溫系統關閉。⑵當真實溫度大于設定溫度時，綠燈亮起，降溫系統打開，水溫降低，當真實溫度等于設定溫度時，綠燈熄滅，降溫系統關閉。

3 系統軟件設計仿真

3.1 初始化設置

設定溫度為37℃，提醒時間為20分鐘，手動按下K1，K2，K3，K4，則溫度和時間將發生增大或減少。

3.2 升溫系統仿真

調整溫度傳感器，使當前溫度為35℃，則當前溫度-設置溫度=T=-2℃，此時紅燈亮起，升溫系統啟動。升溫系統仿真如圖2所示。

3.3 降溫系統仿真

調整溫度傳感器，使當前溫度為39℃，則當前溫度-設置溫度=T=2℃，此時綠燈亮起，降溫系統啟動。降溫系統仿真如圖3所示。

3.4 提醒系統仿真

系統開機后，提醒系統開始計時，當系統計時達到20分鐘時，數碼管示數顯示為0，此時蜂鳴器發出報警，提示用戶喝水，提醒系統仿真如圖4所示。

4 結束語

在此設計的基礎上，本方案還可以進行擴展，應用到其它溫控系統方面，具有良好的應用價值。另外，本系統可擴展到與手機通過WiFi聯網，用戶可以通過網絡遠程控制系統。

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