一种具有恒温保持和GPS定位功能的智能保温杯

2018-11-14南京邮电大学

电子世界 2018年20期

南京邮电大学葛朴

南京晓庄学院葛睿

前言：随着科技的发展智能保温杯也得到了改进，以传统保温杯为基础，现代智能保温杯可以智能加热和保温。主控芯片选用51系列单片机中的STC89C52，可以使此设计产品更加智能化和自动化。

智能保温杯是基于52单片机来实现的温度检测与控制和简易GPS定位信息显示系统。主控芯片选用51系列单片机中的STC89C52，温度传感器选用DS18B20防水型温度传感器，可以对温度进行实时采集，另外LCD1602液晶显示屏可显示DS18B20采集到的实时水温、定时时间和设置的水温下限。并且还运用水位检测功能，当保温杯里的水没有到达下限，则继电器不会吸合驱动加热功能，防止干烧。当水温低于设定的下限且水位达到下限，继电器才会吸合驱动加热。通过这些系统设计，既能防止无水干烧，又能将温度控制在相应的范围内。另外还采用GPS定位和GSM短信发送对智能保温杯随时可获取其位置，有效的防止智能保温杯的丢失。

1 智能保温杯系统结构

如图1通过温度传感器，检测实时水温，通过控制系统作出判断，并通过加热电路驱动加热器工作。显示模块显示DS18B20采集到的实时水温、定时时间和设置的水温上下限。采用GPS模块定位，GSM模块可向特定手机号码发送短信，短信内容为系统的当前经纬度信息，有效的防止产品的丢失。

图1 STC89C52控制的智能保温杯

1)控制系统的选择

作为设计的核心，其运算精度，功能的多样性以及抗干扰性的能力是系统考虑的重要因素。可以直接在线编程的单片机STC89C52作为系统的处理器，工作模式上具有6T模式，也可以是12T模式，STC89C52的工作电压为3.3-5V，对于温度和光照强度的数据进行处理，实现电机的运转。

2)温度传感器的选择

采用的是DS18B20防水型温度传感器。DS18B20单总线可同时连接很多温点，只需要一个元件，成本低，精确度高，电路简单，信号线距离远，体积小，抗干扰能力强。

3)显示器的选择

采用1622液晶显示屏来显示当前的数值。1602功耗低、体积小、显示内容多样化、便于安装，常用在低功耗系统中，不能显示图形，但是对于本系统来说能够满足基本的显示功能。

4)驱动模块的选择

采用LMD18245集成芯片驱动加热片。通过运行程序驱动加热片，是一种开关室的全桥功率驱动加热片的集成芯片。运用这种集成芯片工作可靠性高。

5)信息传输模块的选择

使用GSM模块SIM800A作为信息传输的媒介，只需要插上移动卡，即可在全球有移动网络的地方接收到信号。

2 软件设计

2.1 主程序流程图（图2）

系统初始化，检测水位是否达到下限，如果达到下限则向下运行检测水温，水温在设定值的下限，则结束操作；水温不在范围则进行相应的操作，最后中在检测水温是否在范围内，如果在则结束，如果不在则回到上一步进行相应的操作。

图2 主程序流程图

2.2 读温度流程

以下是读温度流程图（图3），系统初始化，检测DS18B20是否存在，果存在则进行ROM操作指令，在向下进行存储指令，最后读取温度值再结束。如果DS18B20不存在则直接结束，不进行温度采集。

图3 读取温度流程图

2.3 定位采集与发送的总流程（图4）

定位系统的软件部分主要分为：系统初始化，然后GPS定位信息的采集，将采集到的信息进行A/D转化，再将采集到的数据存入缓冲区，再检测有无询问指令，如果没有继续检测，如果有检测串口是否打开，如果没打开继续监测，直到打开为止，然后将定位数据在缓冲区进行字符转换，最后发送定位数据，结束定位采集与发送。

图4 定位采集与发送的总流程图

2.4 GPS定位数据的采集

开始GPS定位数据的采集。打开串行口，设置波特率为4800，设置定时时间为1秒，定时读串行口。读取窗口1缓存，判断是否GPRMC语句，如果不是继续检测，如果是复制该语句并从缓存中删除该语句，删除复制语句中的表头SGPRMC，再提取UTC时间并转换为北京时间，再判断接受状态是否有效，如果无效回到读取串行口1缓存，判断是否GPRMC语句，如果是分别提取经纬度再提取UTC日期。