论文总字数：19609字

摘 要

随着科技的进步，各种智能生活用品引入我们生活。本设计由单片机、震动模块、报警模块、LCD显示模块等六部分构成。在此设计系统中，以MSP430F5529单片机为控制核心，检测和识别到用户发出的功能选择信号，启动相关装置。当时间超过设定的限定时间时，系统会报警提示，同时LCD1602A液晶屏显示提示信息，提醒用户喝水。当输入震动信号时震动模块会按预先设定的震动时间给予响应。本方案各模块分工明确，易于安装，在调试时更方便排查故障。

关键词：智能水杯；单片机；LCD

The Design of intelligent water cup Based on MCU

Abstract

With the advancement of technology, various smart daily necessities have been introduced into our lives. The design is composed of six parts: single chip microcomputer, vibration module, alarm module and LCD display module. In this design system, with the MSP430F5529 single-chip microcomputer as the control core, the function selection signal sent by the user is detected and recognized, and the related devices are activated. When the time exceeds the set limit time, the system will give an alarm, and the LCD1602A LCD screen will display a prompt message to remind the user to drink water. When a vibration signal is input, the vibration module will respond according to the preset vibration time. The modules of this scheme have a clear division of labor, are easy to install, and are more convenient to troubleshoot during debugging.

Keywords: Smart Water Cup, Single Chip Microcomputer, LCD

目 录

摘 要 II

Abstract II

第一章 引 言 2

1.1课题背景 2

1.2国内外研究现状 2

1.3设计的目的及意义 2

第二章 智能水杯的方案设计与论证 2

2.1系统的总体方案和功能 2

2.2主要元器件的选取 2

2.2.1主芯片的选择 2

2.2.2 LCD模块 2

2.2.3按钮模块 2

2.2.4蜂鸣器模块 2

2.2.5 L298N电机驱动模块 2

第三章 智能水杯系统硬件设计 2

3.1主控芯片 2

3.1.1 MSP430寄存器 2

3.1.2 MSP430定时器 2

3.2电源模块 2

3.3显示模块 2

3.4 震动模块 2

3.5 按钮模块 2

3.6 蜂鸣器模块 2

3.7 L298N驱动板 2

3.8硬件模块整体功能 2

第四章 软件系统设计 2

4.1 软件开发平台 2

4.2系统主程序设计 2

第五章 系统测试 2

5.1焊接 2

5.2 实物测试 2

第六章 结束语 2

致 谢 2

参考文献（References） 2

附 录 2

第一章 引 言

1.1课题背景

传统水杯特别是保温杯难以清洗杯子内壁，要靠专门工具，也不一定清洗完全，并且清洗充粉类容易粘，发射高频震动超声波，将杯子表面杂质或者污物震碎让其脱落，再利用水或者一些清洁剂给它冲洗掉，清洗时具有效率高、环保、清洗无死角等一些其他优点。水对于我们很重要，一天八杯水几乎是科普常识，在大家上班学习时还可以保证按设定时间自动提醒用户喝水。

随着科技的发展，微处理器得到广泛的应用，它具有很高的自由度，可以按照你的想法去编程实现一些功能，它有很强的位处理能力，可以对各种输入信号进行处理，进行逻辑运算在输出，方便从复杂问题转换到简单编程去处理，还具有体积小，运算快等等优点。利用按键完成温度范围及每日饮水量设定，采用显示屏和扬声器作为提醒标志，显示不同的提醒范围；通过扬声器器报警实现喝水提醒功能。单片机处理传感器采集到的信号后，将数据发送到移动终端和液晶屏。

1.2国内外研究现状

对人类而言，重要的是定期饮水饮食和定时服药，以使身体正常运转。定期喝水一般来说很重要的，例如大多数人对此都没有问题，但是如果你老了和生病或一个人有时可能会忘记喝水，会造成严重的后果。忘了喝足够的水的老人或病人将被不必要地伤害，甚至变得更糟，甚至徒劳地死去。

目前，市场上有许多总类的智能水杯，功能也五花八门，有计时有显示水杯温度的等等，但关于清洁的少之又少。传统清洁保温杯的方式一般有毛刷和海绵柱，使用毛刷清洗时容易破坏保温杯内表面导致保温效果下降。使用海绵清洗虽然会有所改善，但这两种清洗方式都需要伸入杯子里面，需要加长柄或徒手伸入，这样做会导致一些犄角旮旯难以清洗到，经过长期积累杂质都会影响喝水质量。超声波是一种频率范围为20 kHz以上的声波。超声波的震动效果可以将每个质点角落清洗干净，将它们逐个击破，再被水流冲走。超声波清洁现在有许多场合都有运用，类如眼镜店里的清洗眼镜，大部分眼镜经过打磨之后都会有碎屑或划痕，利用超声波清洁可以把一些细微的东西给震下来，而且十分方便。有很多工业场合也有用到超声波清洗一些金属器件，超声波技术现在发展已经十分成熟。大部分超声波发出一般为机械发出超声波。随着AI、物联网的发展，各种智能的家居出现，颠覆以往的认知，创新也已成为一种趋势，以后会有更多的意想不到的东西以其他方式存在。智能水杯以往由于价格的问题一直很平平无奇，但随着技术的发展，芯片的价格也随之降下，对于这种日常活中的产品，价格也随之下来。现在有许多可控芯片，实现控制的方法有很多，在未来有很多我们熟悉的东西会走向智能化。

1.3设计的目的及意义

在本篇论文的设计中，选择使用MSP430F5529作为智能水杯的控制中心，自由设定时间可以满足各种场景饮水需求。类如定时服药，中老人喝水等等。

在硬件设计部分，MSP430F5529单片机作为核心控制芯片，该型号单片机最大特点就是其中断，还具有选择低功耗模式，运算速度快，体积小，可以和市场上大部分传感器兼容等优点。在网上可以查询和学习的参考示例也有很多，可以满足设计要求。1800mA锂电池可以进行较长时间的工作和运行， L298N电机驱动，按钮模块，LCD1602A模块等使得智能水杯功能完全且工作可靠度较高。

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