一种基于Android的便携式可加热智能奶瓶的研究与设计

陈凯利 魏学 陈雨杨

摘要：针对传统奶瓶无法精确监控奶水温度以及外出携带喂养的问题，设计了一种基于Android的便携式可加热智能奶瓶系统，它由单片机微处理器、温度检测模块、加热模块、蓝牙模块、电源模块、移动终端等组成。通过APP下达指令，由WiFi模块通信将数据传送给单片机，温度传感器DSl8820检测奶瓶内奶水的温度，系统控制加热器对奶水加热，最终将所有数据信息传回移动终端进行记录分析。

关键词：奶瓶；单片机；Android；智能加热；智能监控

一.研究意义

随着我国计划生育政策的放开，婴幼儿数量持续上涨，国民收入逐年提高，家庭在婴幼儿产品方面的消费日益扩大。奶瓶是母婴市场的刚需。目前婴儿哺育的问题引起新爸新妈的高度重视。一方面，人们使用的传统奶瓶已经不能很好地满足现代人对于智能化生活的需求。另一方面，对于新爸新妈来说缺乏婴儿哺育经验，很难把控奶水的饮用量和温度等问题。除此之外，生活水平日益提高，户外出行休闲成了人们生活的一部分，亲子问的户外交流尤为重要，需要随时携带热水和奶瓶。在这种情况下，第一不方便携带，第二不好控制水温，第三对婴儿的哺育管理存在漏洞。因此，设计一款新颖、实用、操作简单的便携式可加热智能奶瓶很有必要。本文论题结合现实生活的发展需求，故立题为此。

二.研究内容

通过对市场的调研、资料的收集等，我们可以看出现在母婴市场奶瓶的不足之处主要有：第一，户外使用的不便捷，室内使用的多次加热不营养、不卫生情况；第二，奶水温度的控制不科学；第三，奶水喂养的记录信息不完整、不清晰。

这些不足之处都可能给新爸新妈哺育婴儿带来一定的麻烦。基于这些可能带来的问题，我们从奶瓶使用的便捷化和智能化两方面来研究，以便新爸新妈更好的管理婴儿奶水的应用以及科学智能的监控婴儿的健康状况，使之形成一套系统的全面的奶水哺育方法，从而让新爸新妈更放心、更省心。

2.1便捷化

对于奶瓶便捷化研究，我们主要从便携式可加热功能着手。根据这样的需求，本设计要求能够充电蓄电和可控加热。通过相关调研和资料查阅，可以得知婴儿奶水的最适宜温度为37。。我们可以通过使用APP设定所需温度，然后通过蓝牙传输数据，奶瓶将奶水加热到设定温度，便达到了研究要求。因此，我们需要研究设计的内容为：

第一，电源供电问题（电压、功率、续航时间等）；

第二，加热器加热问题（加热元器件、耗能等）；

第三，温度控制。

2.2智能化

对于奶瓶智能化的研究，我们主要考虑：

第一，喂奶时间提醒；

第二，喂奶量；

第三，喂奶信息记录。

因此，我们主要研究的是基于Android的APP的程序编写。

三.总体设计

3.1整体框图设计

本设计由六个模块构成，以STM32F103为主控芯片，加热模块负责加热，温控模块测量控制所需温度，电源模块提供电源，蓝牙模块使奶瓶与用户APP通信、传输数据，移动客户端（APP）可设定加热温度以及记录相关数据。整体框设计如下：

当我们启动奶瓶上的电源后，打开手机上的APP和蓝牙功能，此时奶瓶上的蓝牙与手机连接；然后使用APP设定奶水需要加热的温度，通过蓝牙通信将此数据传输到主控芯片上，经过相关处理，温度传感器检测温度未达到所要加热的温度，接着启动PTC加热器加热，当温度传感器检测到达到所需温度时停止加热；此次所有的数据信息都会记录到APP上，并且可以在APP上设置喂奶时间提醒。

3.2硬件设计

在本设计中，STM32F103是整个系统的核心，其完成加热控温以及数据的采集、处理及发送。DS18820温度传感器通过单总线和单片机的i/o口相连，接口简单，抗干扰能力强。STM32F103和蓝牙无线收发模块通过单片机的串口UART相连，将数据传输给移动用户端。加热模块采用PTC加热器，该产品由于采用u型波纹状散热片，提高了其散热率，且综合了胶粘和机械式的优点，并充分考虑到PTC發热件在工作时的各种热、电现象，其结合力强，导热、散热性能优良，效率高，安全可靠。电源模块用于供电，采用HEl2P24LRN低纹波AC DC电源模块。该模块有交直流两用、输入电压范围宽、高可靠性、低功耗、安全隔离等优点。

3.3软件设计

系统的软件设计主要包括基于Android的APP程序设计和温度采集程序设计。

当接收到APP的不同命令时，通过串口发送温度数据到蓝牙无线收发模块，或者设置温度的上下限参数。单片机STM32F103接收远程服务器的命令是通过串口中断来实现的。整个软件开发在Keil uvision3集成开发环境下编写，采用模块化方法，C语言开发。

主程序流程图如下：

四.总结

奶瓶经过几十年的发展，种类繁多，但国内外用户体验研究大都集中在传统设计上改进，从事智能方面研究较少。随着婴幼儿数量的增加，国民生活质量的提高，婴幼儿产品的发展具有巨大潜力，且基于婴幼儿产品的特殊性，在对其设计的过程中考虑家长和婴幼儿的双用户体验很有必要。针对此种情况，对于基于Android的便携式可加热智能奶瓶的研究与设计符合实际生活需求。