基于WIFI網絡技術開發的智能水杯墊

李文 趙知非 劉霞

摘要：本文介紹了一款基于WIFI網絡技術、手機APP軟件開發技術、單片機控制技術及傳感器技術的智能杯墊。使用時，只需將其放置于水杯之下，通過定制的APP軟件進行操作，設定飲水溫度，當熱水降低到設定溫度時，將水杯墊信息發送給用戶，手機端會有鬧鐘響起，提醒用戶飲水。

Abstract： This article introduces a smart coaster based on WIFI network technology， mobile phone APP software development technology， SCM control technology and sensor technology. When using， just place it under the water cup， operate through the customized APP software， set the drinking water temperature. When the hot water is reduced to the set temperature， send the water coaster information to the user， the mobile phone will have an alarm clock to remind users to drink water.

關鍵詞：健康飲水；智能杯墊；單片機技術

Key words： healthy drinking water；smart coaster；microcontroller technology

中圖分類號：TN915.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）16-0098-02

0 引言

由于科學技術對人們生活的影響逐漸提高，智能家居的理念漸漸得走進了人們的生活。而飲水問題是每個人都不能忽視的健康問題，尤其在生活節奏越來越快的當前環境下，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。

1 對智能水杯墊國內的現狀研究

智能家居行業目前在國內處于蓬勃發展之中，然而智能水杯墊在國內還是處于剛剛開發階段，行業競爭度小。國外有一款類似的產品叫Cuptime和8time便攜創意水杯，兩種創意水杯在市場上的反應的比較火熱，這使得人們開始關注喝水相關的智能化產品。

目前國內外主要研究水杯的材料和外形，畢竟這樣才能貼切地滿足人們對于健康以及美觀的心里需求，更好地獲得市場，現在的市場上還沒有一款水杯能具有測溫、保溫和提醒三重功能。該項目的水杯墊不僅僅將這三重功能涵括其中，而且通過手機，也可以對水杯墊的加熱溫度進行控制，這也是該項目的優勢之一。

2 系統設計思路

智能杯墊主要由單片機最小系統、溫度測量電路、繼電器控制器、LED溫度顯示電路和WIFI模塊等構成。STC89C52作為控制芯片，電源的通斷由手機中配套的APP軟件控制，通過溫度傳感器采集到水杯溫度，并將信號送入單片機控制芯片，經過信號的處理與運算，通過wifi網絡向手機發送相應信號，并且通過底部RGB小燈顏色來顯示相應的溫度。使用者也可以在手機中輸入合適的溫度，當水杯中液體到達這個溫度時，APP發送可以放心飲用的通知，并且溫度控制器控制水溫保持在這個溫度。

本項目運用WIFI模塊與手機端實時通信，可以通過手機隨時監控智能控溫杯墊的溫度狀況，使用者可以遠程監控或者改變水杯中液體溫度的變化，并且控制在自己需要的溫度，解決日常生活中熱水涼得慢、涼水加熱麻煩、并且時常錯過好的喝水時機的問題。

3 系統工作原理

硬件部分：完成智能杯墊管理系統的開發、設計與制作，包括溫度控制部分、APP顯示部分、RGB色彩顯示部分、無線模塊控制部分。本系統的控制核心是采用51系列單片機進行數據處理及智能控制，無線通信單元我們采用WIFI無線模塊數據傳輸。可以實現非接觸可調節水溫，避免了現在大多數人因為飲水問題而引起的亞健康情況。

軟件設計：通過該項目設計的APP，用戶可以在手機上隨時監控智能控溫杯墊的溫度狀況，使用者可以遠程監控或者改變水杯中液體溫度，而且控制在用戶想要的溫度，解決日常生活中熱水涼得慢、涼水加熱麻煩、并且時常錯過好的喝水時機的問題。系統整體的工作原理及流程如圖1所示。

4 系統實驗數據分析

為了檢驗該智能水杯墊的系統工作是否穩定、可行，本小組做了三項實驗（分別為水杯墊加熱功能測試、手機APP遙控功能測試以及RGB小燈顏色顯示水溫測試）。測試時，每項實驗分別做了三組實驗，每組重復四次。以確保系統每次均能正常工作。第一組實驗的三次實驗，利用手機APP遙控端設置水杯墊加熱溫度分別為20/50/80攝氏度，加熱完成后手機APP發出音樂提示；第二組實驗，分別利用手機APP對水杯墊進行加熱和降溫功能，設置水杯墊的狀態，測量水溫由常溫升到高溫再降到低溫；第三組實驗，當水杯墊加熱使水溫度逐漸上升時RGB小燈由冷色調變成暖色調。

系統整體性能測試如表1所示。

經過多次實驗，說明該水杯墊能夠完成上述基本功能，并且各部件工作正常，穩定性較好。能夠完成預計的功能設計，說明本系統可以得到廣泛應用。

5 系統應用價值

隨著近些年智能家居系統的不斷豐富，安裝一套智能家居，已經不再是一個概念，而是生活中切實可以享受到的便利體驗。可是這些智能家居往往都是價錢高，不能滿足于大多數群體，所以智能家居的應用范圍相當有限，遠達不到全面化的地步，而這種市場上還沒有的智能水杯墊更是市場空缺。

本作品著力解決人們在忙碌的生活中飲水問題，而且該水杯墊不僅僅局限于解決飲水，同時也適合于多種飲品，比如早上帶到辦公室涼了的豆漿、因工作而冷了的咖啡、因起晚而沒喝到熱乎的牛奶等，我們都可以加熱。我們的這款智能水杯墊具有操作簡單、使用方便、性價比高等優點。隨著時代的發展和技術的成熟，我們的水杯墊會更加的親民，希望更多的人使用這種水杯墊，解決現在人們因缺少飲水而產生的亞健康問題。

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