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      基于STC12C5A60S2單片機的智能水杯設計

      2019-08-16 06:56:54李秉津黃帥鹿鈺涓
      智富時代 2019年7期
      關鍵詞:健康單片機水質

      李秉津 黃帥 鹿鈺涓

      【摘 要】本發(fā)明的產品基于在溫度控制和同步中使用單片STC12C5A60S2,采用DS18B20溫度傳感器進行溫度采集,用戶可以自行確定溫度和升溫時間,并且使用鍵來控制溫度和升溫時間。定制的溫度和時間的增加和減少。當水槽溫度低于調節(jié)溫度時,加熱系統(tǒng)被激活,而紅色發(fā)光二極管被點亮,當水槽溫度高于調節(jié)溫度時。調節(jié)冷卻系統(tǒng)被激活,而綠色發(fā)光二極管被打開,一旦系統(tǒng)達到用戶規(guī)定的時間,報警系統(tǒng)向用戶發(fā)出警告,提醒用戶喝水。本文詳細介紹了產品的前景、商業(yè)價值、硬件結構和軟件設計。

      【關鍵詞】單片機;溫度控制系統(tǒng);水質;檢測;健康

      一、引言

      隨著科學和技術對人們生活的影響日益加大,智慧之家的理念逐漸進入人們的生活。在當前快節(jié)奏的社會生活中,人們在忙碌中忽略飲水,每日進水量達不到標準值,日復一日,使得身體長期處于缺水狀態(tài),對健康造成隱患。飲水問題已成為亟待解決的國民健康問題。在這種情況下,開發(fā)一個測量水溫、保持水溫、定時提醒的飲水容器模型非常重要。目前,國內外主要研究容器的材料和形狀,在目前的市場上,沒有容器水杯與溫度、絕熱、提醒功能的綜合。因此,產品可以設計滿足市場需求,結合三個功能,使飲用水便捷、快捷、健康。同時為了保證水的質量,增加能夠及時檢測每個飲用水的TDS值,及時提醒飲用水的質量是否達到標準,并確保飲用水的使用者安全飲用。當然,檢測到的水質數(shù)據(jù)也可以通過藍牙發(fā)送到移動電話上,從而便于對飲用水記錄進行統(tǒng)計管理。

      二、系統(tǒng)結構和硬件設計

      (一)系統(tǒng)結構

      為本產品選擇的單片模型是STC12C5A60S2,X1振蕩器選擇12MHz,C1、C2容量選擇22 PF,K1和C3鍵是一種手動重置系統(tǒng),如果需要,直接按K5,系統(tǒng)將被重新啟動。溫度調節(jié)系統(tǒng)組件以及K3、K4、74HC573和數(shù)字管組件形成時間調節(jié)系統(tǒng),其中K1和K2分別控制溫度的增加和減少,K3和K4分別控制時間的增加和減少。溫度定在37°C,初始時間值定在20分鐘。同時,該系統(tǒng)外接USB接口對移動設備充電、音樂播放和液晶顯示器的電力消耗。并實時控制杯中的水溫度,及時飲用水,避免燒傷。

      (二)溫度控制系統(tǒng)

      當實際溫度低于預定溫度時,紅燈被點燃,加熱系統(tǒng)啟動,水溫上升,加熱系統(tǒng)在實際溫度等于預定溫度時關斷,紅燈熄滅。實際溫度高于預定溫度,綠光閃爍,打開冷卻系統(tǒng),降低水溫度,當實際溫度等于預定溫度時,冷卻系統(tǒng)關閉,綠燈熄滅。

      三、系統(tǒng)軟件設計仿真

      (一)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(fā)生增大或減少。

      (二)升溫系統(tǒng)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(tǒng)啟動。升溫系統(tǒng)仿真如圖2所示。

      (三)降溫系統(tǒng)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(tǒng)啟動。降溫系統(tǒng)仿真如圖3所示。

      (四)提醒系統(tǒng)仿真

      系統(tǒng)開機后,提醒系統(tǒng)開始計時,當系統(tǒng)計時達到20分鐘時,數(shù)碼管示數(shù)顯示為0,此時蜂鳴器發(fā)出報警,提示用戶喝水。

      (五)軟件功能描述與設計

      (1)實現(xiàn)TDS數(shù)據(jù)采集功能;

      (2)用于APP移動手機的TDS數(shù)據(jù)收集功能的實現(xiàn)。

      (六)程序設計思路

      首先,對于由7555定時器生成的頻率,初始化定時器和網(wǎng)關,然后由外部中斷1計算,而0定時器則是一種延遲函數(shù),該延遲函數(shù)每1秒鐘切斷外部1,并輸出當前計數(shù)值(即當前頻率)。然后通過Excel數(shù)據(jù)精煉函數(shù)計算頻率、導電性和SDT之間的線性關系,減少誤差,從而條件確定每個100Hz是由TDS檢測的數(shù)據(jù)段。分別介紹了飲用水標準。

      四、測試方案與測試結果

      (一)測試方案

      4.1.1 硬件測試

      (1)檢測電路是正常的。在發(fā)生電力故障的情況下,不存在用通用計數(shù)器測試電路的異常。上電之后,模塊沒有異常。

      (2)檢測到7555定時器模塊以確定是否輸出了正方波,使用示波器,筆被夾在GND的輸出端和7555的輸出端(即P3 ^ 3單片),并調整波形以穩(wěn)定正方波形狀。如果輸出波形具有多個混合波形,則可以加入合適的電容式混合濾波波。

      (3)檢測藍牙模塊的成功連接。打開手機,點擊藍色設備掃描,查找SPP-78,點擊按鈕,如果匹配成功,模塊中的藍色LED燈將永遠打開。

      經過測試,我們的電源模塊、7555定時模塊、單片控制模塊和藍牙模塊正常運行。

      4.1.2 軟件測試

      單片采集頻率將程序下載到單片上,打開串行編程向導,調整相應的波形特性,并打開串行開口,以確定接收緩沖區(qū)內是否有數(shù)據(jù)反饋。離子繼續(xù)顯示1000,定時器記錄頻率存在,而接收端口不接收任何數(shù)據(jù)。

      4.1.3 硬件軟件聯(lián)調

      如果數(shù)據(jù)從1000傳輸?shù)狡渌担?15、017、030等),則數(shù)據(jù)穩(wěn)定在大約5.6秒,這意味著數(shù)據(jù)是正常的。電力下載和下載程序監(jiān)測數(shù)據(jù)是否正常地傳輸?shù)揭苿与娫挼腁P接收區(qū)域。

      (二)測試結果及分析

      通過TDS檢測模塊的實驗測試結果,在測試時將適當量的檢測溶液添加到水容器中,并且當探針與相應溶液接觸時,根據(jù)軟件算法獲得所需的TDS值,并發(fā)送到電視的AP。用于讀取數(shù)據(jù)的移動電話:

      (1)獲得的TDS值更準確、更穩(wěn)定。

      (2)單片計算機通過藍牙模塊同步地將數(shù)據(jù)發(fā)送到APP移動電話。

      (3)操作電壓穩(wěn)定,并且在系統(tǒng)中使用交流電流來減小偏振對測量的影響。

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