基于单片机的智能饮用水杯设计与制作.doc

基于单片机的智能饮用水杯设计与制作



摘要:本文基于STC12LE5612AD单片机设计了一种智能饮用水杯,上电后水杯能够自动检测杯中的水质,并通过水杯底部的指示灯提示使用者杯中水质情况,同时通过蓝牙将本次检测的水质数据发送到手机APP中,从而减少人们饮用不合格水质的几率。本文详细介绍了系统的硬件结构和软件设计,经测试,水杯能够精确检测水质情况,误差较小。
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关键词:单片机;水质;检测;健康
中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2017)03-0169-02
1 引言
随着社会的快速发展,大部分人们饮用的直接水源来自于桶装水、直饮水、自来水。但是面对低劣的桶装水、不合格的直饮水、水质很差的自来水,这些都严重威胁人们的身体健康,因此饮放心水是人们追求的目标。当前常见的家庭检测水质的手段,主要是通过检测水源的TDS(Total dissolved solids)值来实现的。TDS又称溶解性总固体是溶解在水里的无机盐和有机物的总称。
本作品以水杯的形式开发,既能够作为普通水杯使用,又能够及时检测每次饮用水的TDS值,及时提醒?用的水质是否达标,保证使用者饮水放心。每次检测的水质数据也能够通过蓝牙发送到手机上,方便统计管理饮水记录。
2 系统结构和硬件设计
系统结构
见图1。
本系统主要由CPU处理器,电源模块,,脉冲模块、电极、手持终端等部分组成。
硬件电路设计
见图2,图3。
单片机及其外围电路主要包括了宏晶STC12LE5612AD芯片,脉冲信号芯片采用7555定时器,蓝牙模块采用BLE-004,电源模块采用MH-TP4056-Protect模块。,7555定时器适用于3V-18V的电压,所以最终决定使用MH-TP4056-。
3 程序设计
程序功能描述与设计思路
(1)实现TDS数据采集功能;
(2)实现手机APP收集TDS数据功能。
程序设计思路
首先初始化定时器和串口,再通过外部中断1将7555定时器所产生的频率进行计数,而定时器0作定时功能,每隔1秒就将外部中断1关闭,并输出当时的计数值(即是当前频率),然后通过Excel的数据拟合功能,计算频率、电导率与TDS的线性关系,计算得出线性方程,为了减少误差,所以用条件判断将每100Hz作为TDS检测的数据段。同时将3盏LED灯分别表示饮用水的标准。
程序流程图
见图4。
4 测试方案与测试结果
测试方案
硬件测试
(1)检测电路是否正常。断电情况下,用万用表测试电路,无异常情况。上电后,各模块无异常情况。
(2)检测7555定时器模块是否输出方波。使用示波器,将表笔分别夹在GND和7555的输出端(即单片机P3^3),并调节波形,使得稳定输出方波波形。若波形存在过多杂波,可加入适当的电容过滤杂波。
(3)检测蓝牙模块是否连接成功。打开手机APP,点击Scan BLE Device(