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作者：重庆邮电大学 温文超 朱元杰 黄天祥

指导教师：程安于

　　作品简介

　　1. 开发背景

　　水是保证人体活力的必要品，并且科学研究表明，人体每日水的摄入量要达到1500ml，但实际情况在当今的社会上班族越来越多，很多上班族在工作的时候十分投入，没有过多的顾忌到喝水的问题，所以我们采用STC公司的IAP15系列芯片设计了一款作品来解决这个问题，他可以定时提醒用户饮水，并且通过加热制冷器对水温进行调节，以适应人体需求，语音模块的加入更是凸显了其人性化的一面。

　　2. 作品外观与结构说明

　　3. 功能

　　该作品的名称为“智能冷热杯座”，顾名思义该作品主要突出的便是 “冷热”还有“智能”，

　　①“冷热”——我们使用了一片小功率的半导体加热制冷片，由单片机控制它加热制冷，这样我们就可以制作热咖啡，冰镇果汁等等。

　　②“智能”——它可以由使用者设置每日的饮水量，然后依据杯体的容量计算出喝水杯数，之后便会在固定的间隔时间内提示喝水，我们还设计了两个温度传感器18B20，一个检测室温，一个检测被加热水温，当设置为智能水温模式时，通过比较室温还有水温，由单片机驱动加热制冷器将水温维持在一个适合人体引用的温度下。

　　③语音播报——当设置了冷饮、热饮或者自动模式之后，单片机会在水温达到设定值之后进行语音提醒;当开启喝水提示时，会语音提示喝水;可以语音播报时间。

　　④蓝牙通信——单片机设为从机模式时，接受蓝牙控制信号，进行功能选择，当单片机设为主机模式时，会向手机用户推送提示信息，提示用户饮水，或者获取屋内实时温度。

　　4. 使用说明

　　开机即进入主界面依次显示：温度、天气与时间，截图如下：

　　当按下功能选择键时进入到功能选择界面，截图如下：

　　通过上下键选择热饮、冷饮、宝宝模式(根据室内温度自动调节水温)、自定义温度模式，按下确认按钮进入相关程序。

　　长按加键或减键时可一键进入加热或制冷环节，长按OK键时则可一键停止加热或制冷。

　　当手机与单片机蓝牙成功配对之后，手机与蓝牙可以进行功能切换与选择，也可以进行一键语音播报功能。

　　手机蓝牙控制页面

　　5. 特色功能

　　在主要功能设置页面之后，我们加入了一些常用的功能，如倒计时、闹钟、温度提示。页面如下：

　　平台选型说明

　　IAP15F2K61S2单片机是全球第一款真正意义上的单片机，一个芯片就是一个仿真器，是一款不需外部晶振，不需外部复位的单片机，速度是普通8051的8~12倍，SRAM的存储空间为2K，自带61K的flash程序存储空间，3个普通定时器计数器，10位8路A/D借口。我们使用这款芯片作为主要芯片便是考虑到其功能强大、价格便宜。

　　语音模块WT588D:WT588D 是一款功能强大的可重复擦除烧写的语音单片机芯片。在三线串口控制模式下，能通过单片机控制语音播放、停止、循环播放和音量大小，或者直接触发 0～219 地址位的任意语音，发码速度 40us～4000us 可调，我们采取了 PWM 的音频输出方式，PWM 输出可直接推动 0.5W/8Ω 的扬声器。

　　半导体加热制冷组件：半导体制冷片，也叫热电制冷片，是一种热泵。它的优点是没有滑动部件，应用在一些空间受到限制，可靠性要求高，无制冷剂污染的场合。利用半导体材料的Peltier效应，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，可以实现制冷的目的。它是一种产生负热阻的制冷技术，其特点是无运动部件，可靠性也比较高，具有很高的实用价值。

　　结构图如下：

　　温度检测组件18B20:常用的温度传感器，具有体积小，硬件开消低，抗干扰能力强，精度高的特点，独特的单线接口方式，多个DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。

　　L293双H桥驱动芯片：美国德州仪器(Texas Instruments)生产的微型电机驱动集成电路芯片，支持Vcc 4.5~36V，最大输出电流为1A。多用于小型机器，我们使用了他的电压反相驱动功能控制加热制冷组件的功能切换。

　　设计说明

　　一、设计方案

      根据上述的作品原理说明，所以系统硬件原理框图如下：

      二、硬件设计原理：

　　1. 单片机最小系统及外接晶振连接图

　　我们为单片机设置了外部晶振为11.0592MHz，没有使用内部的自带RC震荡，这样会使得频率更加的精确。

　　2. 独立按键

　　如图，我们采用了四个独立按键，分别对应功能切换键、上键(加热)、下键(制冷)、OK键(停止)，括号中分别对应着长按时一键快捷选择功能。

　　3. LCD12864液晶显示

　　如图对于LCD12864采取了并联接法，这样其响应速度会比较快，通过RW、RS、LCDEN三个控制引脚控制，使用了12864的内带字库显示文字，也使用了12864的画图功能绘制了天气信息。

　　上图为绘图软件绘制的点位图。

　　4.AMS117 3.3V降压芯片

　　如图通过其转换出来的3.3V十分稳定，以供蓝牙模块与WT588D语音模块使用。

　　5.DS1302时钟模块

　　如图，DS1302使用了其自带的32KHz的外部晶振，带有两个电源输入端口，在VCC2断电的情况下，由自备的独立电源供电，可以长时间保证时间信息不丢失，通过3线串行通信模式，将片内存储的时间信息传送给单片机。

　　6. WT588D语音模块

　　WT588D的应用方式为，使用专用下载器将提示音频文件拷入到芯片自带的32M flash存储器中,命名方式为4位16进制数，以便寻址，通过三线串行通信模式，读取语音地址信息，当选定之后，语音模块会自动播放，模块自带的PWM输出可以直接驱动0.5W8Ω的电阻，给文件加上适当的偏移地址之后定点播放相应信息。如播报时间，依次写入：

　　Voicshijian(uchar year,…,uchar fen)

　　{

　　WTData(0x0003);//(‘当前时间’)

　　WTData(0x0010+year); //年份偏移地址+年份

　　WTData(0x0030+month);

　　…

　　WTData(0x00E0+miao);

　　}

　　同理播放其他的也采用此方法。

　　7. L293双H桥加热制冷驱动模块

　　如图该芯片为双路输入输出，工作方式为，当在使能的情况下

　　8.DS18B20温度检测模块

　　通过一根数据线搭载了两个DS18B20分别检测室温与水温。

　　PCB图：

　　三、软件设计原理：

　　设计思想：单片机上电之后，即进入主界面，示意图如下：

　　程序流程

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