项目编号:mcubee-322

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总字数:14700+

摘 要

随着科技的发展,保温杯作为日用产品之一,在不断地进行着迭代更新,越来越趋于智能化和人性化。本文设计了一款基于盲人专用多功能智能保温杯,主要包括单片机控制系统,水质颗粒浓度检测系统、水温检测系统、语音播报系统、四相步进电机驱动系统,自动升降温系统及LCD1602 显示系统。本设计主要利用水质检测模块及水温检测模块,进行保温杯中水环境测量,并将测量到的结果显示在LCD1602上,同时,可通过按键来设定保温杯温度的上下限值,使得水杯中的水温稳定在上下限值之内,若高于设置的上限值或低于设置的下限值时,则启动相应的制冷片或加热片使得水温达到阈值范围内,用户也可以手动控制加热制冷,为了使得盲人可以正常使用,盲人每进行一次操作,语音播报就会对当前的操作进行语音播报提醒,如当盲人设置保温杯的最小水温时,保温杯播报当前最小水温值等。通过本次设计,可更好的诠释科技的发展,体现出生活用品的智能化、人性化。

关键词:水温控制;水质检测;盲人水杯;自动技术

Abstract

With the development of science and technology, as one of the daily products, the vacuum cup is constantly iterating and updating, becoming more and more intelligent and humanized. This paper designs a multi-functional intelligent vacuum cup for blind people, which mainly includes single-chip microcomputer control system, water particle concentration detection system, water temperature detection system, voice broadcasting system, four-phase stepper motor drive system, automatic temperature rise system and LCD1602 display system. This design mainly use of water quality detection module and temperature detection module, the measurement of water in the vacuum environment, and the measured results show that on the LCD1602, at the same time, can through the button to set temperature upper and lower limits of temperature, make the water temperature in the water stability within the upper and lower limits, if it is higher than the set the upper limit or below the setting of lower limit, Starts the corresponding refrigeration or heating pieces make the water temperature reaches the threshold range, the user can also manually controlled heating and cooling, in order to make the blind can be normal use, each a blind operation, the speech will be for the current operation of speech reminds, such as when the blind set the minimum temperature vacuum cup, vacuum cup broadcasts the current minimum temperature value, etc. Through this design, can better interpret the development of science and technology, reflect the intelligent life articles, humanization..

Keywords:water temperature control; Water quality testing; Blind drinking cup; Automatic technology

目录

摘 要

Abstract

1 引言

1.1 选题背景及实际意义

1.2 国内外发展历程

1.3 本论文研究目标与框架

2 系统设计方案

2.1 整体设计方案

2.2 主要元器件选择

2.2.1 主控芯片选择

2.2.2 检测水温方案选择

2.2.3 显示方案选择

3 硬件设计

3.1 主控电路模块

3.2 水质和水温检测电路模块

3.3 语音播报模块电路模块

3.3 舵机驱动电路模块

3.4 LCD1602显示电路模块

3.5 整体电路设计

4 系统程序设计

4.1 编程软件介绍

4.2 主程序流程设计

4.3 按键函数流程设计

4.4 显示函数流程设计

4.5 处理函数流程设计

5 盲人专用保温杯控制系统仿真

5.1 仿真总体设计

5.2 水质和水温检测仿真测试

5.3 调整定时时间仿真测试

5.4 调整水温上下限阈值仿真测试

6 实物制作与调试过程

6.1 电路焊接总图

6.2 水质和水温检测实物测试

6.3 调整定时时间实物测试

6.4 调整水温上下限阈值实物测试

7 结论

参考文献

致谢

附录

附录1:原理图

附录2:PCB

附录3:主程序:

1 引言

1.1 选题背景及实际意义

经济的高速发展,生活水平不断的提高,伴随而来的是人们对使用产品智能化的要求水平不断提高。传统的保温杯就只有保温一个功能,而热水开盖冷却过程中的烫伤事故,不同阶段人群,不同时域对水温的不同需求难于满足;而且不能及时反馈水杯里的水质,当人们处于新的环境比如户外处理事务或者酒店住宿的时候,不能保证新环境水质的安全和一直以来出现的酒店热水器洁净程度问题,还有购买廉价的保温杯而导致保温杯中重金属含量太高导致中毒等等一系列现实问题[1]。且盲人作为我们生活中重要的一员,他们使用保温杯被烫伤的风险也就越大。

本文就是针对在盲人无法准确获知或者得到提示保温杯里面的水是否已经达到用户饮用的合适温度和水质的问题下,通过对当前保温杯中水环境进行语音播报,设计一个温度监控来提醒盲人保温杯中的水是否适宜饮用要求以及可以通过制冷和制热及时控制水温温度达到用户需求温度,再设计一个检测水中颗粒物浓度判断是否达到饮用要求提醒盲人思考是否饮用杯中的水或者液体[2]。从而有效的解决了盲人在饮水时的不能准确判断水温,不注意了解水温时会喝到凉水或者被过高温度的水烫伤嘴巴;或者由于在冷却水温过程不注意的倾倒保温杯导致热水溢出烫伤自己或者周围的人;以及那些水质不符合饮用要求的水。本设计还额外添加了定时语音提醒的功能,每间隔一段时间提醒盲人饮用热水,并自动打开保温杯的盖子,以防止出现盲人长时间不饮用热水而导致身体缺水。该设计关于盲人智能水杯是在顺应社会的发展和市场的需求的现实意义前提之下,是具有具体的使用价值和研究意义,并造福盲人身体健康的一个优质产品。

1.2 国内外发展历程

在1892 年,出生于苏格兰的一位牛津大学的教授詹姆斯杜瓦尔通过将一个玻璃杯放到另一个玻璃杯中,然后将两个杯子中间间隙的空气抽空,利用真空不能传递热量,使得杯子中的水在一段时间内保持原来的温度,发明了真空保温杯,是世界上第一个保温杯的雏形。后来改进的保温杯,在玻璃材质的基础上,使用不锈钢使得其保温的性能更好,克服了玻璃保温杯容易摔坏、寿命短、保温性能差的特点[3]。

现如今,伴随着越来越高的生活质量,人们对于保温杯的智能、便利要求也逐渐趋高,市面上出现很多可以显示温度的保温杯,或者提醒用户及时喝水的保温杯等等,如英国的Bemega智能纯银保温杯:功能主要是智能测温,提醒喝水,主打两款,一款是全钢杯盖(售价达到419元),另一款为普通杯盖(售价达到 319 元),月销量为2995个。另一款是华为出的一款HiLink生态款,功能主要有测水质,饮水提醒,售价为398元,月销量为4305个。但是都有一个缺陷,就是不能控制水温,也不能进行语音提醒,也是说这两款代表性的保温杯依然有解决用户在使用时烫伤的问题,和盲人使用较为麻烦的问题,这也是我此次毕设思路的来源之一,所以设计出一个可以随时播报保温杯擦操作情况、可以控温、测质、随时显示温度、自动或手动打开瓶盖的保温杯。

1.3 本论文研究目标与框架

测传感器随时检测保温杯里面的水环境实时情况,并通过LCD1602 显示出来。杯子中的水温是稳定在一个上下限值区间内,当温度高于设置最大值或低于设置的最小值时, 就会自动启动相对应的制冷继电器或者加热继电器从而使制冷片或加热片工作,最终使得水温保持在所需要稳定的范围之间,另外,最大值和最小值可以通过按键进行修改。此外,本设计还添加了语音定时提醒功能,当间隔计时达到时,语音开启,提醒使用者喝水,并通过步进电机自动打开杯盖,当盲人喝完水后,可通过按键关闭杯盖, 定时时间间隔也可通过按键进行调整,还可以通过按键进行保温杯中水进行加热制冷工作。且盲人对保温杯进行的每一步操作都会通过语音播报出来。

本论文框架:

第一章主要是介绍本毕业设计题目的选题背景和实际意义,和目前国内外的发展现状,以及本论文设计的目标和设计的框图。

第二章主要介绍设计的整体理念,包括论文的设计思路及设计原理图、主要芯片的选择以及主要元器件选择。

第三章主要介绍硬件电路设计原理,包含了该设计整体电路的原理图,水质颗粒浓度检测部分原理、水温检测部分原理、语音播报部分原理、步进电机驱动部分原理、继电器控制部分原理以及 LCD 显示部分原理,将具体程序和电路图在附录中体现。

第四章主要介绍该设计的软件开发环境及软件设计流程,包含了软件的使用过程和总体软件设计流程、按键模式切换流程等等。

第五章主要介绍软硬件仿真过程,分成三个模式,模式一为测量水质颗粒浓度和水温及其播报,模式二为设定语音播报定时时间,模式三为设定水温上下限值并进行语音播报;还介绍了实物功能的具体的展示过程,将具体过程附上图文加以说明。

第六章主要是实物的焊接过程,主要是对第五章仿真对应功能的显示过程。也是对此次设计最后是否成功的检验。

第七章主要是最后设计完成之后,进行的一个总结。

……………..本设计说明书是配套实物和仿真的,完整的设计参考书请购买后下载,购买过程遇到任何问题请联系客服进行咨询。本资料是一次性商品,不支持退货,感谢您对单片机俱乐部的支持……………..

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