下面文章主要針對目前市面上智能水杯和智能杯墊無法對水進行恒溫的缺點，設計了一種基于物聯網智能恒溫水杯底座。該底座以Atmega2560單片機為控制核心，配合紅外測溫模塊、無線加熱模塊、稱重模塊，網絡模塊等，可以實現對水杯內水溫的采集、控制和遠程監測，同時，底座還能夠監測用戶的飲水量信息，通過統計和處理，反饋用戶飲水情況并提醒用戶飲水。經實驗驗證，該底座運行穩定，解決了智能水杯恒溫問題，滿足用戶需求，值得推廣。

　　【關鍵詞】物聯網,智能水杯,恒溫控制

　　目前市場上的一些水杯底座大多都是只具備了加熱的功能，沒有飲水量監測和提醒的功能，而具有飲水量監測和提醒功能的底座無法對水進行加熱和恒溫。傳統加熱底座一般不具備溫度控制功能，而且加熱方式一般采用底部加熱方式，不僅浪費很多熱量，而且熱傳導速度慢，不易用于溫度控制。

　　針對上述問題，本文設計了一種基于物聯網的智能恒溫水杯底座，該底座使用單片機作為控制核心，既可以實現飲水量監測，又可以對水杯內的水進行恒溫加熱。底座采用半導體加熱模塊加熱水杯，不僅加熱速度快，而且易于控制溫度。底座配有網絡模塊，用戶可以使用手機、電腦等終端遠程訪問底座，獲取飲水量統計信息，實時監測水溫情況或控制水杯底座。

　　1硬件設計

　　1.1硬件系統設計

　　本文設計的水杯底座硬件系統主要由AVR主控芯片、無線通信模塊、時鐘芯片、LCD液晶顯示屏、薄膜應變片稱重模塊、紅外線測溫模塊、半導體加熱模塊構成。本系統的主控芯片使用的是ATmega2560，薄膜應變片稱重模塊得到用戶水杯內水的等額水差在主控芯片內存儲，無線通信模塊使用的ESP8266，可以連接無線路由器，讓電腦或手機等終端可以通過網絡訪問單片機的內部數據，用戶可以獲取飲水信息并對杯墊進行設置。紅外測溫模塊把水杯內的水溫實時傳遞給主控芯片，通過半導體加熱模塊給水杯加熱以控制水溫。用戶水杯內的水溫通過一塊小型OLED液晶屏顯示，底座內置一塊時鐘芯片，在沒有網絡的時候可以為系統提供準確的時間。

　　1.2主控芯片

　　本文設計的底座在主控芯片的選擇上，對比了51單片機、AVR單片機和ARM嵌入式單片機等的優勢與缺點，進行了詳細的分析。相比與其他控制方案，ATmega2560具有以下優點：首先，借助Arduino平臺的迅猛發展，AVR單片機的開發難度大大降低，本文設計的智能底座也考慮到了開發成本問題，能夠在短時間內快速開發出實際產品，搶占市場先機;其次，ATmega2560作為AVR系列的高性能產品，其穩定性和性能在微型控制器中也是相當不錯的，也常常應用在工業領域，因此ATmega2560完全能夠勝任本設計的核心控制工作;最后，ATmega2560的價格適中，具有一定性價比。綜合上述原因，最終選擇了ATmega2560作為主控芯片。

　　1.3紅外測溫

　　為了方便、準確、快捷地獲取水杯中的水溫，以便控制加熱裝置對水杯加熱，本設計使用了非接觸式紅外測溫模塊GY906，相比于其他測溫模塊，它具有很多優點。相比與常見的溫度模塊，如LM35、DS18B20、DHT11等，GY-906紅外測溫模塊不需要直接接觸發熱模塊，這樣就沒有熱傳導損失的問題，使溫度數據的獲取更加準確;其次，由于沒有接觸熱源，傳感器不會受溫度影響，溫度測量的上限和耐溫程度沒有限制，大大提高了底座的適用范圍;再次，GY-906模塊的大小非常小，能夠很好地安裝在底座下，大大提高了水杯底座的便利性和安全性;最后，GY-906反應靈敏且精準度高，成本適中，性價比極高。綜上所述，選用GY-906模塊作為溫度測量模塊。

　　1.4網絡模塊

　　底座內置ESP8266WIFI模塊，該模塊可以讓底座連接無線路由器，從而連接互聯網。底座連接網絡后，用戶可以使用電腦、手機等設備通過瀏覽器訪問底座內部數據，底座會將飲水數據以圖表的形式顯示在網頁中，并提供統計數據和健康建議等信息，用戶也可以通過網絡控制和設置底座的各項功能。只要底座連接了互聯網，用戶在任何地點、任何時間都可以遠程訪問底座，由于底座內置了網頁服務器，因此，用戶不需要安裝任何軟件或手機APP，只需要通過瀏覽器就可以查看和管理底座。

　　2軟件功能設計

　　2.1軟件系統框圖

　　2.2軟件系統功能

　　水杯底座是全自動工作的，它會根據目前室內的溫度來選擇人體最適合的飲水溫度，然后根據紅外傳感器來判斷底座上是否有水杯，并根據重力傳感器反饋的數據來判斷水杯中是否有一定量的水，若水杯中的水達到可以加熱的量，則會自動進行加熱程序。

　　主控芯片通過紅外模塊獲取的溫度進行判斷，從而控制半導體加熱模塊加熱水杯，同時根據加熱情況實時修正加熱強度。加熱裝置通過PWM方式控制半導體加熱模塊的得電時間，從而控制水杯的加熱強度。用戶每次拿起并放下水杯，系統將通過判斷水杯減少的重量，得到用戶的飲水體積，并將飲水數據儲存到單片機內。若用戶長時間沒有喝水，或沒有將水杯放回底座，或水杯水量較少時，底座都會通過蜂鳴器通知用戶。最后在LCD液晶顯示屏上顯示出當前的溫度、時間、飲水量等數據，通過無線通信模塊將用戶實時的健康數據上傳，使用戶可以通過移動設備查看。

　　3結語

　　本文設計貼近人們生活，可解決人們日常忙碌而飲水不足、飲水不健康的情況。本文設計與市場上普遍銷售的水杯底座相比優勢明顯：①智能恒溫水杯底座支持市面上大部分的水杯②智能恒溫水杯底座具有飲水量測量功能，可智能的得出用戶飲水是否健康③用戶可以通過外部移動設備訪問水杯底座④使用非接觸式的溫度測量模塊。

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