李文 赵知非 刘霞

摘要：本文介绍了一款基于WIFI网络技术、手机APP软件开发技术、单片机控制技术及传感器技术的智能杯垫。使用时，只需将其放置于水杯之下，通过定制的APP软件进行操作，设定饮水温度，当热水降低到设定温度时，将水杯垫信息发送给用户，手机端会有闹钟响起，提醒用户饮水。

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.

关键词：健康饮水；智能杯垫；单片机技术

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

中图分类号：TN915.5 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）16-0098-02

0 引言

由于科学技术对人们生活的影响逐渐提高，智能家居的理念渐渐得走进了人们的生活。而饮水问题是每个人都不能忽视的健康问题，尤其在生活节奏越来越快的当前环境下，大多数人没有时间去亲自烧水，而且工作认真的情况下就会忘记喝水，以至于身体长期缺水，出现亚健康状态。在此情况下，设计一款具有测量水温，保持温度、提醒喝水的水杯便具有非常重要的意义。

1 对智能水杯垫国内的现状研究

智能家居行业目前在国内处于蓬勃发展之中，然而智能水杯垫在国内还是处于刚刚开发阶段，行业竞争度小。国外有一款类似的产品叫Cuptime和8time便携創意水杯，两种创意水杯在市场上的反应的比较火热，这使得人们开始关注喝水相关的智能化产品。

目前国内外主要研究水杯的材料和外形，毕竟这样才能贴切地满足人们对于健康以及美观的心里需求，更好地获得市场，现在的市场上还没有一款水杯能具有测温、保温和提醒三重功能。该项目的水杯垫不仅仅将这三重功能涵括其中，而且通过手机，也可以对水杯垫的加热温度进行控制，这也是该项目的优势之一。

2 系统设计思路

智能杯垫主要由单片机最小系统、温度测量电路、继电器控制器、LED温度显示电路和WIFI模块等构成。STC89C52作为控制芯片，电源的通断由手机中配套的APP软件控制，通过温度传感器采集到水杯温度，并将信号送入单片机控制芯片，经过信号的处理与运算，通过wifi网络向手机发送相应信号，并且通过底部RGB小灯颜色来显示相应的温度。使用者也可以在手机中输入合适的温度，当水杯中液体到达这个温度时，APP发送可以放心饮用的通知，并且温度控制器控制水温保持在这个温度。

本项目运用WIFI模块与手机端实时通信，可以通过手机随时监控智能控温杯垫的温度状况，使用者可以远程监控或者改变水杯中液体温度的变化，并且控制在自己需要的温度，解决日常生活中热水凉得慢、凉水加热麻烦、并且时常错过好的喝水时机的问题。

3 系统工作原理

硬件部分：完成智能杯垫管理系统的开发、设计与制作，包括温度控制部分、APP显示部分、RGB色彩显示部分、无线模块控制部分。本系统的控制核心是采用51系列单片机进行数据处理及智能控制，无线通信单元我们采用WIFI无线模块数据传输。可以实现非接触可调节水温，避免了现在大多数人因为饮水问题而引起的亚健康情况。

软件设计：通过该项目设计的APP，用户可以在手机上随时监控智能控温杯垫的温度状况，使用者可以远程监控或者改变水杯中液体温度，而且控制在用户想要的温度，解决日常生活中热水凉得慢、凉水加热麻烦、并且时常错过好的喝水时机的问题。系统整体的工作原理及流程如图1所示。

4 系统实验数据分析

为了检验该智能水杯垫的系统工作是否稳定、可行，本小组做了三项实验（分别为水杯垫加热功能测试、手机APP遥控功能测试以及RGB小灯颜色显示水温测试）。测试时，每项实验分别做了三组实验，每组重复四次。以确保系统每次均能正常工作。第一组实验的三次实验，利用手机APP遥控端设置水杯垫加热温度分别为20/50/80摄氏度，加热完成后手机APP发出音乐提示；第二组实验，分别利用手机APP对水杯垫进行加热和降温功能，设置水杯垫的状态，测量水温由常温升到高温再降到低温；第三组实验，当水杯垫加热使水温度逐渐上升时RGB小灯由冷色调变成暖色调。

系统整体性能测试如表1所示。

经过多次实验，说明该水杯垫能够完成上述基本功能，并且各部件工作正常，稳定性较好。能够完成预计的功能设计，说明本系统可以得到广泛应用。

5 系统应用价值

随着近些年智能家居系统的不断丰富，安装一套智能家居，已经不再是一个概念，而是生活中切实可以享受到的便利体验。可是这些智能家居往往都是价钱高，不能满足于大多数群体，所以智能家居的应用范围相当有限，远达不到全面化的地步，而这种市场上还没有的智能水杯垫更是市场空缺。

本作品着力解决人们在忙碌的生活中饮水问题，而且该水杯垫不仅仅局限于解决饮水，同时也适合于多种饮品，比如早上带到办公室凉了的豆浆、因工作而冷了的咖啡、因起晚而没喝到热乎的牛奶等，我们都可以加热。我们的这款智能水杯垫具有操作简单、使用方便、性价比高等优点。随着时代的发展和技术的成熟，我们的水杯垫会更加的亲民，希望更多的人使用这种水杯垫，解决现在人们因缺少饮水而产生的亚健康问题。

参考文献：

[1]陈理，徐晋，冯子芥，艾敬涛.基于移动终端的智能水杯垫设计及应用[J].2017（18）.

[2]宋莉.基于单片机的炫彩智能杯垫设计[J].电子世界，2013（16）.

[3]刘天恩，吴新民，赵海峰.Ds18b20温度传感器在智能井中的研究和应用[J].2008（18）.