基于超低功耗单片机的智能饮水机系统设计

与水桶 的 净重相 近时 ， 会发 出语 音信 息 ， 提 醒用户 饮用 水不 足 ， 同时控 制 Ｇ Ｓ Ｍ 模 块 向送 水公 司发 送缺 水信号和 其送水 地 址信 息。 在 整 个 系统 的 能源 方 面 ， 首 先选 用低 功 耗微 处 理器 ， 并且 该 型号 单片 机有 ５ 种 省 电模 式 、３ 个 捕获 ／比较 寄 存 器 的 ｌ ６ 位 定 时器 ， 可 实 现精 准定 时 、 并带 有 外部 触发 中 断 ， 更加 准确 处
太阳能硅板、 热能转换 嚣
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当饮 水机 水 量 不足 时 ， 位 于桶 装 水下 方 的重 量检 测 模块 会
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检测 到 重力 的 变化 ， 并 将 相应 的模 拟信 号通 过 Ａ ／ Ｄ 转 换 器得 到
对应 的 数字 信 号 ， 最后 传 至单 片 机 。当单 片机 判 断得 到 的数 据
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基于 超低功耗 单片机 的智能饮 水机 系统设 计
杨晓 成 ， 谢加鹏 ， 谢 龙 ６ ２ １ ０ ０ ０ ） （ 西 南科技 大学信 息学 院嵌 入式 实验室 ， Ｉ ￣ ｔ ］ １ １ 绵阳 摘 要 文章针 对 于 当前传 统饮 水机 在使 用过程 中的诸 多不便 ， 首先提 出饮 水机 智能化 的 思想 ， 不仅可 以 实现 近 、远 距 离双重控 制 ， 还 能在 使 用过程 人性 化处 理地 事件 ， 另外 ， 综合 其产生 的 能源浪 费和对 于环境 的影 响 ， 提 出了一种 能 源再 利用 的理念 。在 以 Ｙ Ｉ 公 司的超低 功耗 单 片机 的 基础 上 ， 提 出一种 多功 能智 能饮 水机 系统的设 计 方案 。 关键词 低 功耗 ； 超 声 波探 测 ； Ｇ Ｓ Ｍ 技术 ： 能源再 利用 中 图分类 号 ： Ｔ Ｐ ２ ７ ４ 文献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ６ ７ １ — ７ ５ ９ ７（ ２ ０ １ ３ ）１ ６ — ０ ０ ２ ８ — ０ １ 随 着科 学技 术 的 不断 发 展 ， 节 能与 环保 意 识 受到越 来 越 多
２ 装置 工作流 程及 原理
当使 用者 接 水 时 ， 接 水处 光 电对 管检 测 到 信号 ， 并 根 据 不 同反 馈信 号 自动 判 别 水杯 高度 ， 微处 理 器经 过 内部 数据 分 析 处 理从 而得 出放水量 。 等待 ２ 秒 钟之后 ， 单 片机控制 电控 开关放 水 ， 当超 声波 检 测到 水 杯 中水 量 达 到要 求 时 ， 继 而 停止 放 水 ，同时 Ｌ ｃ Ｍ显示屏 和语 音模 块 显示 和播 报 “ 接水 完成 ”等 信息 。 另外 ，
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装置 ； ４ ）使 用太 阳 能供 电 ， 在 能够 较 大程 度 的吸 收 多余 热 能 ，
减 少热排 放 。
理外 部事件 。 选用 太 阳 能硅 板作 为 １ 号 电源 ， 利用 水加 热 后 暂无 人饮 用 而产 生 的热能转 换 的电能作 为 ２ 号 电源 ， 实 现 了能源 的再利 用 。
３装置各部分硬件设计
３ ． １ 自动 接水检 测与 控制 部分
该 部分 主 要 由超声 波 探 测 装 置 、４ ３ ０ 低 功 耗 单 片机 、 光 电
导 管将 水放 入 水 杯 ， 而超 声 波用 于 检测 到水 量 达 到要 求 时 ， 电
控 开关关 闭 。
３ ． ２ 送水 监测 与 Ｇ Ｓ Ｍ通信 部分 该 部 分主 要 由重 力传 感 器、Ｇ Ｓ Ｍ通 信模 块 、饮 水 桶 及 其 支 架 构成 。其 重 力传 感 器用 于 定 时对 饮 水桶 中水 量 的监 测 ， 并将
的重视 ， 而 传统 的饮 水机 产 生 的热 浪 费将 严重 影 响其 发 展 。另 外 ， 传 统饮 水机 在 使 用过 程 中经 常 会 面临 诸如 因 忘记 向 自来 水
公 司订 水 带来 的诸 多 不便 或 者 是在 接 水过 程 中 由于手 持 东西 而 无法 按 下按钮 等 问题 。针对 如 何解 决这 些 问题 ， 提 出基 于 Ｔ Ｉ 公 司的 Ｍ Ｓ Ｐ ４ ３ ０ 单 片机 而制 作 的一 个智 能饮 水机系 统 ， 其主 要 功能 有： １ ） 自动接水 ， 并根 据使 用饮 水杯 的大 小 自动控 制放 水量 ； ２ ） 自动通 知 自来 水公 司送 水 ； ３ ）可利 用红 外遥控 和手机 远 程控 制
该装 置 以低 功耗 ４ ３ ０ 单 片机 为 控 制核 心 ， 主 要包 含 自动接 水检 测 与控 制部 分 ， 送水 监 测 与 Ｇ Ｓ Ｍ通信 部 分 ， 单 片机 电源 替 代部 分 ， 红 外遥 控 与 手机 远 程控 制 部 分 ，Ｌ Ｃ Ｍ显 示部 分 和 语音
提示部 分 。装置 结 构 图如 图 １ 所示 ， 系统 硬件框 图如 图 ２ 所示。
图 １
对 管 、 电控 开 关 、饮水 导 管 、手 动 开关 等组 成 。光 电对 管 用 于 对 是否 有 人接 水和 水 杯深 的判 别 ， 利用 若干 个光 电对 管 的不 同 反 馈信 号 ，４ ３ ０低 功耗 单 片机 处 理 信 号 ，电控开 关 打 开 ， 饮 水
１ 装置 总体结 构设 计