摘要：本论文设计了一种基于STM基于stm32的智能水杯杯盖上设有存储芯片的存储区；杯体上嵌有智能控制系统；通过四类传感器实现测量和提醒；GPS 传感器可以监测水杯的位置轨迹避免丢失；温度传感器可以判断环境温度和水温；最后通过蓝牙，传输水杯的信息，包括水杯的电量，水温，水余量等信息。智能控制系统包括控制芯片，控制芯片上连接有显示时间的显示模块、报警模块、通讯模块、存储模块、定位模块。

关键词：智能水杯；STM32；蓝牙

基金项目：本文由2022年全国大学生创新创业训练项目（省级项目，重点支持领域项目）《基于物联网+的智能水杯》（项目编号：S202311798031）的资助

1.概述

近些年来，随着科技的更新迭代，IoT行业迎来了一个快速膨胀发展的窗口期，我们随之可见的是，越来越多的智能化产品进入到了我们的日常生活中，包括发展比较早的智能家居类产品、智能家电类产品，还有近些年非常火热的智能穿戴类产品，这些都得到了市场很好的反馈，随着大家对健康意识的苏醒和认知的提升，越来越多的人愿意为自己的健康问题买单。正是基于这样的市场调研考虑，我的想法是设计一款新型智能化水杯，着重解决人们日常的饮水健康问题。

2.系统设计

2.1主控模块

主控模块我选用的是开发者最容易上手的增强型STC12C5A60S2，它是宏晶科技生产的单时钟、机器周期（1T）的单片机，是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。对比传统的51单片机，它有非常显著的技术优势来实现智能水杯的数据分析功能、识别功能和传输数据功能，是智能垃圾桶最为核心的部分8GB LPDDR4内存，WIFI、蓝牙模块，同时具有40pin GPIO针脚，采用15w电源供电，保证在工作中可以稳定连接各种传感器和以及各模块。

2.2蓝牙通信模块

主要作用是将单片机中收集处理后的数据通过蓝牙BT3L模组连接手机或者客户端。无线工作频段为 2.4GHz ISM，调制方式是 GFSK。模块最大发射功率为4dBm， 接收灵敏度-85dBm，板载 PCB 天线，可以实现 10 米距离通信。模块自带LED灯，可直观判断蓝牙的连接状态。模块采用 CSR 的 BC417芯片，支持AT指令，用户可根据需要更改角色（主、从模式）以及串口波特率、设备名称等参数，使用灵活。通过无线信号的频率跳变技术实现了低功耗、短距离、高速率、低成本的数据传输。当蓝牙模块上电后，它会搜索其他蓝牙设备并建立连接，建立连接成功后，蓝牙模块之间可以进行相互通信和数据传输。

2.3OLED显示模块

这里为了在产品中显示相关的基础数据，包括当前水杯温度、蓝牙连接状态、定时喝水提醒倒计时、电池电量、本地计时、杯中水量、已喝水量、目标水量等等。考虑成本和接口设计等因素，我采用的是由 SSD1306 芯片驱动的9.6寸的OLED。OLED由于同时具备自发光，不需背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广、构造及制程较简单等优异之特性，被认为是下一代的平面显示器新兴应用技术。同比之下LCD都需要背光，而OLED 不需要，因为它是自发光的，这样的话同样的显示，OLED效果要来得好一些。

2.4温度传感器模块

温度传感器主要的用途是测量水杯的温度，以便于展示真实的水温度。这里我选用的是 DS18B20数字温度传感器。DS18B20是常用的数字温度传感器，其输出的是数字信号，具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点，主要根据应用场合的不同而改变其外观。封装后的DS18B20可用于电缆沟测温，高炉水循环测温，锅炉测温，机房测温，农业大棚测温，洁净室测温，弹药库测温等各种非极限温度场合。耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。

2.5 压力传感器模块

重力/压力传感器主要是用于测量水杯的整体重量，通过密度、体积、质量三者的数量关系，从而得出水容量的一种方法。

这里我选用的是 HX711：它是一款专为高精度电子秤而设计的24位A/D转换器芯片与同类型其它芯片相比，该芯片集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点。降低了电子秤的整机成本，提高了整机的性能和可靠性。该芯片与后端MCU 芯片的接口和编程非常简单，所有控制信号由管脚驱动，无需对芯片内部的寄存器编程。

3.结束语

水在人体内占据着70%，由此可见水的重要性为了做出好的智能水杯，我们团队一起研究如何构建合理的饮水习惯，解决当前70%人群忘记喝水、喝水少的问题，当今社会很多人都是处于亚健康状态，多喝水并不是一句无用的话语，适量的增加饮水量可以促进新陈代谢，维持有氧呼吸，调节体温；我们希望用这款水杯来给用户提供一个好的喝水体验。随着经济的发展，居民的消费水平越来越高，对生活用品的消费将不断提高，智能水杯作为人们日常生活中必不可少的生活用品，未来的市场容量将越来越大，发展前景也是非常乐观的。

参考文献

[1]祝朝坤，魏伦胜.基于物联网的智能水杯设计[J].新乡学院学报，2017（03）：27-30.

[2]柯鑫，石红强，孙光培.一种基于SoC和阿里云的智能家居系统设计方案[J].电子产品世界，2019（002）.

[3]李明海，王天豪，薛栋泽基于WLAN技术的智能家居系统设计方案[J].电脑知识与技术，2016（30）.