閆曉雪，侯曉霞

(德州學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，山東 德州 253023)

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智能水杯底座的設(shè)計(jì)研究

閆曉雪，侯曉霞

(德州學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，山東 德州 253023)

水杯是必不可少的生活用品，人們可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇，但是水杯不會(huì)自行調(diào)節(jié)溫度，不能根據(jù)人的需要隨時(shí)提供即喝的水。為了使飲水變的更加方便快捷，進(jìn)行了智能水杯底座的設(shè)計(jì)，智能水杯底座具有水溫調(diào)節(jié)和語(yǔ)音提醒功能，通用性強(qiáng)，提醒音樂(lè)和外觀可針對(duì)不同人群進(jìn)行分類設(shè)計(jì)和包裝，且成本較低，利于面向大眾推廣，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

水杯底座；智能；水溫檢測(cè)；語(yǔ)音提醒

水杯是必不可少的生活用品，市場(chǎng)上有各種各樣的水杯，人們可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇。但是，水杯不會(huì)自行調(diào)節(jié)溫度，不能根據(jù)人的需要隨時(shí)提供即喝的水。隨著現(xiàn)代社會(huì)生活節(jié)奏的加快，飲水時(shí)人們同樣追求方便快捷，如何能夠隨時(shí)隨地喝到溫涼可口的水，一直困擾著人們，傳統(tǒng)的水杯早已不能適應(yīng)人們對(duì)生活品質(zhì)的追求，于是誕生了智能水杯[1，2]，但現(xiàn)有的智能水杯并不能脫離傳統(tǒng)水杯的桎梏，并且智能化程度不高，價(jià)格居高不下，難以進(jìn)行市場(chǎng)推廣。本文進(jìn)行了智能水杯底座的設(shè)計(jì)研究，智能水杯底座打破了現(xiàn)有水杯的桎梏，通用性強(qiáng)，一座多用，使普通水杯變身智能水杯，方便了人們的生活，降低了生產(chǎn)和使用成本。智能水杯底座具有水溫調(diào)節(jié)和語(yǔ)音提醒功能，提醒音樂(lè)和外觀可針對(duì)不同人群進(jìn)行分類設(shè)計(jì)和包裝，且成本較低，利于面向大眾推廣，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

1　設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)及解決的主要問(wèn)題

智能水杯底座具有水溫檢測(cè)、語(yǔ)音提醒、水溫調(diào)節(jié)、節(jié)能減排和一座多用五大創(chuàng)新點(diǎn)。

1) 水溫檢測(cè)。智能水杯底座能夠?qū)崟r(shí)地檢測(cè)水的溫度，并在顯示器和流水燈上顯示出來(lái)。通過(guò)水溫檢測(cè)，人們可以及時(shí)了解水的實(shí)時(shí)溫度，防止由于水溫過(guò)高或者過(guò)低而造成的操作失誤。

2) 語(yǔ)音提醒。人們可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定一個(gè)溫度，當(dāng)水溫達(dá)到這個(gè)溫度時(shí)，蜂鳴器就會(huì)播放設(shè)定的語(yǔ)音或者音樂(lè)，提醒人們喝水。有了語(yǔ)音提醒功能，人們就不用擔(dān)心由于忙碌而忘記喝水或者由于長(zhǎng)時(shí)間等待而造成的水溫過(guò)低無(wú)法飲用的情況發(fā)生。

3) 水溫調(diào)節(jié)。利用制冷片對(duì)水溫進(jìn)行控制，當(dāng)水溫過(guò)高時(shí)可以利用制冷片快速給水降溫，當(dāng)水溫過(guò)低時(shí)，可以給水升溫，使我們?cè)谧疃痰牡却龝r(shí)間里喝到預(yù)定溫度的水。

4) 節(jié)能減排。底座上的溫差發(fā)電片利用水與外界環(huán)境的溫差發(fā)電，將電儲(chǔ)存在蓄電池中，作為系統(tǒng)的輔助電能。這不僅使智能水杯底座可以在沒(méi)有電的地方使用，更符合節(jié)能減排，綠色能源的理念。

5) 一座通用?，F(xiàn)有的智能水杯并不能脫離傳統(tǒng)水杯的桎梏，并且智能化程度不高，價(jià)格居高不下，難以進(jìn)行市場(chǎng)推廣。智能水杯底座打破了現(xiàn)有水杯的桎梏，通用性強(qiáng)，一座多用，使普通水杯瞬間變身智能水杯，方便了人們的生活，降低了生產(chǎn)和使用成本，利于面向大眾推廣，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

2　設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

2.1外觀設(shè)計(jì)

智能水杯底座整體形狀像文房四寶中的硯臺(tái)，外方內(nèi)圓?；拈L(zhǎng)方體是木質(zhì)的，長(zhǎng)寬高分別為15 cm，15 cm，5 cm。基座中間有一圓柱形空腔，空腔上的杯托為一個(gè)直徑可調(diào)的鐵質(zhì)圓環(huán)，用來(lái)放置各種不同的水杯，圓環(huán)內(nèi)放有溫度傳感器、制冷片和溫差發(fā)電片?；纳戏接锌傞_(kāi)關(guān)和音樂(lè)開(kāi)關(guān)，基座外表面有顯示器、制冷片開(kāi)關(guān)、水溫調(diào)節(jié)按鍵和充電插口，后面則有一排流水燈。智能水杯底座作為一種輔助裝置，其外觀可以針對(duì)不同的人群進(jìn)行分類設(shè)計(jì)和包裝，通過(guò)基座外部圖案的變幻體現(xiàn)不同的風(fēng)格，比如兒童的天真爛漫，年輕人的時(shí)尚浪漫，中年人的古樸大方或者老年人的古典實(shí)用等。

2.2結(jié)構(gòu)組成

智能水杯底座包括控制系統(tǒng)、檢測(cè)裝置、提醒裝置、顯示裝置、控溫裝置、發(fā)電系統(tǒng)、充電系統(tǒng)和電源控制裝置等。

1) 控制系統(tǒng)：用stc89c51單片機(jī)及其外圍電路作為智能水杯底座的控制系統(tǒng)。

2) 檢測(cè)系統(tǒng)：采用18b20溫度傳感器作為本系統(tǒng)的檢測(cè)裝置。

3) 提醒裝置：用無(wú)源蜂鳴器播放音樂(lè)。

4) 顯示裝置：5110顯示器和一排LED燈。

5) 控溫裝置：由制冷片和變流電路及其開(kāi)關(guān)組成。

6) 電源控制裝置：用一個(gè)六腳開(kāi)關(guān)作為整個(gè)系統(tǒng)的電源控制裝置。

7) 發(fā)電系統(tǒng)：溫差發(fā)電片和蓄電池。

8) 充電系統(tǒng)：USB插口，5 V升9 V，3 V升9 V的直流變壓器和蓄電池。

2.3工作流程

將水杯放置于智能水杯底座[3，4]中心的鐵質(zhì)圓環(huán)上，首先利用18b20溫度傳感器檢測(cè)水溫，溫度傳感器檢測(cè)到水的溫度后，將溫度信號(hào)傳給stc89c51單片機(jī)，單片機(jī)將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)傳送到顯示屏，顯示屏上顯示即時(shí)水溫，對(duì)應(yīng)的LED燈發(fā)光。LED燈有四種顏色，不同顏色代表不同情況，使人們可以更直觀地了解水溫情況。當(dāng)水溫在70℃以上時(shí)，紅燈亮，表示水溫過(guò)高，不適宜飲用，當(dāng)水溫在40 ℃～70 ℃之間時(shí)綠燈亮，表示水溫正好，適宜飲用。當(dāng)水溫在40 ℃以下時(shí)，黃燈亮，表示水溫較低，謹(jǐn)慎飲用。當(dāng)我們通過(guò)按鍵設(shè)定一個(gè)溫度值后，單片機(jī)將檢測(cè)到的溫度和設(shè)定的溫度值作比較，當(dāng)水溫達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，蜂鳴器播放提醒音樂(lè)，彩燈亮，提醒人們喝水。

制冷片、溫差發(fā)電片和充電系統(tǒng)獨(dú)立于單片機(jī)的控制之外，制冷片通過(guò)開(kāi)關(guān)來(lái)對(duì)水進(jìn)行加熱或降溫。當(dāng)打開(kāi)開(kāi)關(guān)，并且水和外界存在溫差時(shí)，溫差發(fā)電片發(fā)電，并通過(guò)升壓模塊給蓄電池充電。另外，也可以用手機(jī)充電器或電腦對(duì)底座充電，底座里面的升壓系統(tǒng)將5 V的電壓升到9 V，給蓄電池充電。

3　結(jié)束語(yǔ)

隨著現(xiàn)代社會(huì)生活節(jié)奏的加快，飲水時(shí)人們同樣追求方便快捷，如何能夠隨時(shí)隨地喝到溫涼可口的水，一直困擾著人們?，F(xiàn)如今，水杯底座市場(chǎng)幾乎一片空白，智能水杯的智能程度及安全性也不是很高，并且價(jià)格居高不下。智能水杯底座具有水溫調(diào)節(jié)和語(yǔ)音提醒功能，通用性強(qiáng)，提醒音樂(lè)和外觀可針對(duì)不同人群進(jìn)行分類設(shè)計(jì)和包裝，且成本較低，利于面向大眾推廣，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

[1]趙美玲.基于大學(xué)生需求的一項(xiàng)產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)—智能人性化水杯[J].中國(guó)市場(chǎng),2013(13):23-24.

[2]聶光輝.智能水杯開(kāi)發(fā)與研制設(shè)想[J].發(fā)明與創(chuàng)新,2008(9):45-46.

[3]徐娜.創(chuàng)意杯具[J].知識(shí)就是力量,2011(6):55-56.

[4]姚剛，毛江，熊學(xué)琴.溫度傳感器在智能水杯設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].山西煤炭管理干部學(xué)院學(xué)報(bào),2013,26(3):134-135.

The Design and Research on Intelligent Cup Base

Yan Xiaoxue, Hou Xiaoxia

(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering,DezhouUniversity,DezhouShandong253023,China)

Cup is a necessary article for daily use, which cannot automatically adjust temperature, and provide the drinking water according to the needs of people at any time. In order to make the drinking water becomes more convenient and quick, the paper makes the design of intelligent cup base. This intelligent cup base has the functions of water temperature regulation and voice reminding. The commonality is strong, the reminding music and surface can be designed and packed for different people with a lower cost, so it has a broad market prospect.

cup base; intelligent; water temperature detection; voice remind

2016-04-14

閆曉雪(1993- )，女，山東聊城人，本科在讀，自動(dòng)化專業(yè)。

1674- 4578(2016)04- 0084- 02

TM925.5

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