代码收藏家技术教程 2025-02-23

基于单片机的盲人专用智能水杯系统的设计

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一、论文选题的目的和意义

二、选题研究的基本内容

三、拟解决的关键问题及难点

四、拟采用的研究方法

五、参考文献

六、实物清单

七、实物展示

代码片

视频链接

导入

一、论文选题的目的和意义

技推动生活方式的变革，也在不觉中改变人们的生活习惯，智能硬件的兴起给人们带来了新的饮水方式的可能，从最初的保温型水杯，让水降温速度大大减慢，到加热型便携水杯，身形小巧可携，快速加热，再到温度播报型水杯，随时随地播报杯内水温，避免使用者烫伤，到现在的智能水杯，在对水温的控制和便携方面都有了较大的发展，但是目前市场上的智能水杯普遍存在功能单一化和性价比低的现象，再者，盲人作为弱势群体，因其自身条件限制，在饮水时常遭遇“不知水深，不明水温”的窘况，容易受到烫伤危险，而市场上并没有一款专为盲人、老人等弱势群体设计的智能便携水杯。
本课题基于单片机设计并实现一套盲人智能水杯系统，该设计具有环形水深感应区、智能报温系统、接轨瓶盖设计、防撞倒杯底和定时提醒等功能，还具有双层隔离保温、防溢出凹口饮水设计、USB快速充电和软壳防烫防变形设计等细节人性化设计。本产品旨在满足盲人对水杯的多种特性需求，解决盲人在饮水时“不知水深，不明水温”的窘况，成为高度符合盲人群体的综合型智能养生水杯。盲人水杯系统由多个关键组件组成，包括温湿度传感器和液位传感器，用于监测水杯内部环境条件和水位情况;语音识别和语音播报模块，为盲人用户提供智能化的交互体验，使其能够通过语音指令操作水杯并获得实时反馈;按键模块用于提供备选的物理操作方式，增强系统的可操作性和灵活性:杀菌模块则为系统提供了卫生功能，确保饮用水的安全性。

二、选题研究的基本内容

1、温度传感器：
当检测到水温过高时，系统可以自动触发语音播报模块，提醒用户注意水温；同时，也可以与加热或冷却模块联动，自动调节水温至适宜范围。
2、液位传感器：
通过与语音播报模块结合，液位传感器可以在用户询问或特定条件下播报当前水位信息，如“当前水量适中”、“水位即将到达杯口”等，为用户提供实时反馈。
3、PH传感器：
通过PH传感器检测当前的水质情况，并通过语音模块提醒盲人当前的水质情况。
4、语音识别和语音播报模块：
语音识别模块JO8900语音播报，这两个模块共同构成了盲人水杯的智能化交互系统，使用户能够无需视觉辅助就能完成所有操作，大大提高了使用的便捷性和独立性。。
5、按键模块：
按键模块的设计应简洁明了，易于盲人用户识别和操作。通过合理的布局和标识，用户可以轻松实现开关机、调节音量、选择模式等基本功能。
6、杀菌模块：
杀菌模块维护了水杯的清洁和卫生状态，减少了因水杯污染而导致的健康风险。用户可以根据需要定期启动清洗和杀菌程序，保持水杯的良好状态。
7、制热模块：
水杯制热模块通常采用电加热原理，通过电流通过加热元件产生热量，进而将热量传递给水杯内的液体，实现加热的目的。加热元件的选择至关重要，它直接影响到加热效率、能耗以及使用寿命。

三、拟解决的关键问题及难点

1、水温监测与提示：
通过温湿度传感器实时监测水温，确保用户不会因饮用过高温度的水而烫伤。当水温过高时，系统会通过语音播报模块提醒用户，并可选择性地与冷却模块联动，自动调节水温至适宜范围。
2、语音识别与操作，语音播报与反馈：
通过语音识别模块，用户可以通过语音指令来控制水杯的各项功能，如打开杯盖、查询水温、加水等，实现无接触式操作，提高使用的便捷性和独立性。语音播报模块将系统的状态、操作结果等信息以语音形式传达给用户，确保用户能够准确获取所需信息，提升用户体验。

四、拟采用的研究方法

1.文献综达法：通过收集和分析相关文献资料，了解该领域的研究现状、研究方法和研究
成果等，从而确定研究方向和目标。
2.实证研究法：通过实际调查、实验或观察等方式获取数据，并利用这些数据来验证或推翻某一假说或理论。
3.案例分析法：通过对某个特定案例进行深人研究和分析，了解该案例的具体情况、问题
和发展趋势，从而推导出一般性结论。
4.定量分析法：通过数学橫型、统计方法和数据分析等技术来描述和解释某一现象或问题的数量特征和规律性。
5.定性分析法：通过深人观察、访谈、问卷调查等方式来收集数据，并通过对这些数据的分析和归纳来了解某一现象或问题的性质和研究结论。
报，是系统设计的关键问题之一。
3、系统的稳定性和抗干扰能力：
由于矿区环境复杂，如何提高系统的抗干扰能力，确保其在恶劣环境下长期稳定运行，是一个关键难点。
4、用户交互功能的实现与优化：
如何设计一个直观且高效的用户界面，使得操作简便、信息清晰可见，是系统设计中的一个创新挑战。

五、参考文献

1夏贵辉,吴燕,丁春发,等. 基于单片机的智能水杯控制系统设计 [J]. 电子制作, 2023, 31 (23): 33-37.
2康群英,刘劲涛. 基于免充电无传感器式的盲人水杯设计 [J]. 沈阳工程学院学报(自然科学版), 2023, 19 (01): 78-83+96.

六、实物清单

实物清单：

七、实物展示

设置界面

语音控制网页设置

代码片

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef*UartHandle)
{
if(UartHandle->Instance == USART2)
{
gizPutData((uint8_t *)&aRxBuffer, 1);

    HAL_UART_Receive_IT(&huart2, (uint8_t *)&aRxBuffer, 1);//开启下一次接收中断
}
if(UartHandle->Instance == USART3)
{
    HAL_UART_Receive_IT(&huart3, (uint8_t *)&res, 1);//开启下一次接收中断
    switch(res)
    {
				
    case 0x02: //杀菌
        currentDataPoint.valueshajun =1;
        break;
    case 0x03:  //关闭杀菌
        // TEMPOFF;
        currentDataPoint.valueshajun =0;
        break;
    case 0x04:  //
         yuyinmodel = 4;
        break;
    case 0x05:  //
        currentDataPoint.valueclean = 0;
        break;
    case 0x06:  //询问
        yuyinmodel = 1;
        break;
    case 0x07:  //询问
        yuyinmodel = 7;
        break;
    case 0x08:  //询问
         TIM_SetTIM1Compare1(175);	  //175  
        break;
    case 0x09:  //询问
          TIM_SetTIM1Compare1(900);	  //175 
        break;
    case 0x0A:  //询问
        WaterON;
			    currentDataPoint.valuewatersw = 1;
        break;
    case 0x0B:  //加热
				if(modelset == 1)
        TEMPON;
        break;
			case 0x0C:  //降温
				if(modelset == 1)
        FANON;
        break;
				case 0x0D:  //关闭加热
					if(modelset == 1)
         TEMPOFF;
        break;
				case 0x0E:  //关闭降温
					if(modelset == 1)
         FANOFF;
        break;
			    case 0x0F:  //询问温度
        yuyinmodel = 0x0F;
        break;
					case 0x10:  //询问温度
         	Sendpack(0x0A,1);
					modelset = 0;
					modeSet(modelset);
        break;
											
				 case 0x11:  //询问温度
        	Sendpack(0x0B,1);
				 modelset = 1;
				 modeSet(modelset);
        break;
    default:
        break;
    }
}

}