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基于STC12C5A60S2单片机的智能水杯设计

2019-08-16李秉津黄帅鹿钰涓

智富时代 2019年7期
关键词:健康单片机水质

李秉津 黄帅 鹿钰涓

【摘 要】本发明的产品基于在温度控制和同步中使用单片STC12C5A60S2,采用DS18B20温度传感器进行温度采集,用户可以自行确定温度和升温时间,并且使用键来控制温度和升温时间。定制的温度和时间的增加和减少。当水槽温度低于调节温度时,加熱系统被激活,而红色发光二极管被点亮,当水槽温度高于调节温度时。调节冷却系统被激活,而绿色发光二极管被打开,一旦系统达到用户规定的时间,报警系统向用户发出警告,提醒用户喝水。本文详细介绍了产品的前景、商业价值、硬件结构和软件设计。

【关键词】单片机;温度控制系统;水质;检测;健康

一、引言

随着科学和技术对人们生活的影响日益加大,智慧之家的理念逐渐进入人们的生活。在当前快节奏的社会生活中,人们在忙碌中忽略饮水,每日进水量达不到标准值,日复一日,使得身体长期处于缺水状态,对健康造成隐患。饮水问题已成为亟待解决的国民健康问题。在这种情况下,开发一个测量水温、保持水温、定时提醒的饮水容器模型非常重要。目前,国内外主要研究容器的材料和形状,在目前的市场上,没有容器水杯与温度、绝热、提醒功能的综合。因此,产品可以设计满足市场需求,结合三个功能,使饮用水便捷、快捷、健康。同时为了保证水的质量,增加能够及时检测每个饮用水的TDS值,及时提醒饮用水的质量是否达到标准,并确保饮用水的使用者安全饮用。当然,检测到的水质数据也可以通过蓝牙发送到移动电话上,从而便于对饮用水记录进行统计管理。

二、系统结构和硬件设计

(一)系统结构

为本产品选择的单片模型是STC12C5A60S2,X1振荡器选择12MHz,C1、C2容量选择22 PF,K1和C3键是一种手动重置系统,如果需要,直接按K5,系统将被重新启动。温度调节系统组件以及K3、K4、74HC573和数字管组件形成时间调节系统,其中K1和K2分别控制温度的增加和减少,K3和K4分别控制时间的增加和减少。温度定在37°C,初始时间值定在20分钟。同时,该系统外接USB接口对移动设备充电、音乐播放和液晶显示器的电力消耗。并实时控制杯中的水温度,及时饮用水,避免烧伤。

(二)温度控制系统

当实际温度低于预定温度时,红灯被点燃,加热系统启动,水温上升,加热系统在实际温度等于预定温度时关断,红灯熄灭。实际温度高于预定温度,绿光闪烁,打开冷却系统,降低水温度,当实际温度等于预定温度时,冷却系统关闭,绿灯熄灭。

三、系统软件设计仿真

(一)初始化设置

设定温度为37℃,提醒时间为20分钟,手动按下K1,K2,K3,K4,则温度和时间将发生增大或减少。

(二)升温系统仿真

调整温度传感器,使当前温度为35℃,则当前温度-设置温度=T=-2℃,此时红灯亮起,升温系统启动。升温系统仿真如图2所示。

(三)降温系统仿真

调整温度传感器,使当前温度为39℃,则当前温度-设置温度=T=2℃,此时绿灯亮起,降温系统启动。降温系统仿真如图3所示。

(四)提醒系统仿真

系统开机后,提醒系统开始计时,当系统计时达到20分钟时,数码管示数显示为0,此时蜂鸣器发出报警,提示用户喝水。

(五)软件功能描述与设计

(1)实现TDS数据采集功能;

(2)用于APP移动手机的TDS数据收集功能的实现。

(六)程序设计思路

首先,对于由7555定时器生成的频率,初始化定时器和网关,然后由外部中断1计算,而0定时器则是一种延迟函数,该延迟函数每1秒钟切断外部1,并输出当前计数值(即当前频率)。然后通过Excel数据精炼函数计算频率、导电性和SDT之间的线性关系,减少误差,从而条件确定每个100Hz是由TDS检测的数据段。分别介绍了饮用水标准。

四、测试方案与测试结果

(一)测试方案

4.1.1 硬件测试

(1)检测电路是正常的。在发生电力故障的情况下,不存在用通用计数器测试电路的异常。上电之后,模块没有异常。

(2)检测到7555定时器模块以确定是否输出了正方波,使用示波器,笔被夹在GND的输出端和7555的输出端(即P3 ^ 3单片),并调整波形以稳定正方波形状。如果输出波形具有多个混合波形,则可以加入合适的电容式混合滤波波。

(3)检测蓝牙模块的成功连接。打开手机,点击蓝色设备扫描,查找SPP-78,点击按钮,如果匹配成功,模块中的蓝色LED灯将永远打开。

经过测试,我们的电源模块、7555定时模块、单片控制模块和蓝牙模块正常运行。

4.1.2 软件测试

单片采集频率将程序下载到单片上,打开串行编程向导,调整相应的波形特性,并打开串行开口,以确定接收缓冲区内是否有数据反馈。离子继续显示1000,定时器记录频率存在,而接收端口不接收任何数据。

4.1.3 硬件软件联调

如果数据从1000传输到其它值(015、017、030等),则数据稳定在大约5.6秒,这意味着数据是正常的。电力下载和下载程序监测数据是否正常地传输到移动电话的AP接收区域。

(二)测试结果及分析

通过TDS检测模块的实验测试结果,在测试时将适当量的检测溶液添加到水容器中,并且当探针与相应溶液接触时,根据软件算法获得所需的TDS值,并发送到电视的AP。用于读取数据的移动电话:

(1)获得的TDS值更准确、更稳定。

(2)单片计算机通过蓝牙模块同步地将数据发送到APP移动电话。

(3)操作电压稳定,并且在系统中使用交流电流来减小偏振对测量的影响。

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