编号：
CJ-51-2021-020-LW
设计摘要：
本设计是基于盲人智能水杯的设计，采用STC89C52单片机为核心控制器，结合多个输入和输出模块构建而成。系统分为中控部分、输入部分和输出部分，以满足盲人用户对水杯使用的需求。在中控部分，STC89C52单片机充当主控制器，负责处理来自输入部分的数据，并根据内部逻辑控制输出部分的操作。输入部分包括DS18B20温度检测模块和重量检测模块，用于获取当前温度和水量信息。此外，系统还配备了独立按键，使用户能够通过界面切换和阈值设置来与系统进行交互。供电电路为整个系统提供稳定的电源。输出部分涵盖了多个功能模块，其中LCD1602显示模块用于显示测量值和阈值设定等信息。系统还具备继电器控制加热片和制冷片，以响应温度变化，保持水温在合适范围内。蜂鸣器用于提供按键操作的音频反馈，而语音模块为盲人用户提供系统状态的语音提示，增强了系统的可用性和友好性。总体而言，这个盲人智能水杯系统充分利用了现代技术，通过集成多个模块和功能，为盲人用户提供了方便的水杯使用体验。它不仅考虑了基本的测量和控制需求，还关注了用户交互和反馈，为盲人用户带来了更高的自主性和便捷性。
关键词：单片机；温度检测；称重模块
字数：10000+
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摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
2.5 温度检测方案的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 主控电路设计
3.2.1 STC89C52单片机
3.2.2 晶振电路和复位电路
3.3 液晶屏显示模块
3.4 DS18B20传感器检测温度模块
3.5 TTS语音播报模块
3.6 HX711称重模块
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键函数流程设计
4.4 显示函数流程设计
4.5 处理函数流程设计
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 播报水杯温度和状态实物测试
5.3 设置提醒喝药时间测试
5.4 设置温度阈值实物测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
中国是全世界盲人最多的国家之一，眼部疾病在中国也是一个主要的公共卫生问题。中国约有盲人600-700万，占世界盲人总数的18%，另有双眼低视力患者1200万。每年在中国约有45万人失明，对于这类特殊人群，我们更应该该考虑到人性化产品设计，贴心设计。日常生活中，盲人由于自身条件的限制，有诸多方面的不便，尤其在喝水时容易遇上因无法判断杯子中水是否满溢、杯中水量多少导致烫伤等问题。虽然近年来不断有适合盲人使用的杯子的设计出现，但是结构简单、绿色、环保、低成本的设计少之又少，在推广使用上遇上很大阻力。
本文就是针对在盲人无法准确获知或者得到提示保温杯里面的水是否已经达到用户饮用的合适温度和水量的问题下，通过对当前保温杯中水温，水量进行语音播报，设计一个温度检测模块来提醒盲人保温杯中的水是否适宜饮用要求，从而有效的解决了盲人在饮水时的不能准确判断水温，防止其不注意了解水温时会喝到凉水或者被过高温度的水烫伤嘴巴；或者由于在冷却水温过程不注意的倾倒保温杯导致热水溢出烫伤自己或者周围的人；以及对于杯中水量的多少本设计添加了重量检测模块，以防止出现盲人添加水时溢出弄湿衣物或烫伤情况的出现。该设计关于盲人智能水杯是在顺应社会的发展和市场的需求的现实意义前提之下，是具有具体的使用价值和研究意义，并造福盲人身体健康的一个优质产品。
1.2 国内外研究现状
2019年张锦发明公开了一种盲人使用的智能水杯,包括杯盖,杯身,电控箱,控制板,警报器,绳套,水位传感器,保温层,冷却板,温度传感器,加热板,搅拌棒,电机,PLC控制器和蓄电池,所述杯盖顶端安装有电控箱,所述电控箱一端安装有控制板,所述电控箱内部安装有PLC控制器,所述电控箱内部位于PLC控制器正下方安装有蓄电池,所述杯盖顶端位于电控箱一侧安装有警报器,所述杯盖一侧安装有绳套.本发明结构科学合理,使用安全方便,设置了水位传感器,能够有效的实时监测水杯内水的位置,进而能够提醒盲人注意水是否快溢出,设置了加热板,能够有效的为水杯中的水进行加热,设置了冷却板,能够对水杯中的水进行冷却处理[1] 。
2020年吴越，卢新辉，杨晨曦，吴林林，吴卓设计介绍了一种基于STC89C52单片机控制的智能水杯;利用无线充电底座为半导体制冷片提供能量进行调温;基于帕尔贴效应和PID控制设计控温系统;利用塞贝克效应实现电热能转换;通过蓝牙模块使用手机APP与水杯形成交互;于液晶屏显示水温电量;该水杯满足国家"节能减排"政策对节能要求;具有重要的时代意义;[2] .
为智能水系统提供了各种示例。在一示例中，通过水龙头供水的方法包括检测来自用户的语音请求;向连接到水龙头供水管路的电动阀门的控制电路提供语音请求的指示;并激活电动阀门以通过水龙头供水。在另一示例中，方法包括检测来自用户的水的请求;提供对连接到水龙头供水管路的电动阀门的控制电路的控制请求的指示;并激活电动阀门，通过水龙头提供指定量的水[9] .
2020年Vishwakarma A K , Bodkhe A A , More P 研究的温度监控系统包括外壳、外部温度传感器和内部温度传感器。外壳可以是防爆的，并且可以包括控制器和设置在外壳内的内部显示器。外部温度传感器可以配置为检测外部温度，内部温度传感器可以配置为检测外壳内部的温度。当外部温度传感器和/或内部温度传感器检测到温度达到或超过设定或指定的值或限值时，系统可以配置为执行操作或命令。在系统的实施例中，系统可以被配置成在外部温度传感器和/或内部温度传感器检测到温度达到或超过一定温度的情况下停止加油[10]。
与上述几种设计方案相比，该设计方案更加方便易懂，便于实际操作，价格低廉，在集成电路。
1.3 课题主要内容
这个设计旨在为盲人用户开发一款智能水杯，通过集成STC89C52单片机、温度和重量传感器、LCD显示模块、蜂鸣器和语音提示模块等多种技术，实现了实时温度和水量监测，智能加热制冷控制，以及用户友好的交互体验。系统通过按键操作、LCD显示和语音提示，使盲人用户能够方便地获取水杯信息并进行操作，提高了饮水过程的便捷性和安全性。
