1. 研究目的与意义

自二十一世纪以来随着国内经济高速发展及科技技术的快速发展，直接促进了人们对于生活体验的提高，智能水杯技术在人们的需求之下出现，近几年间得以迅猛发展。智能加热水杯作为一个独立的行业，逐步由起步阶段慢慢成熟。原始的智能水杯只有单纯的温度检测功能，之后出现了智能水杯与手机相连互动，出现了手机提醒用户功能。2015年国外出现了智能加热水杯技术，该款水杯的功能存在着明显的温度功能限制性，只能加热至七十摄氏度，对人们的需求是远远不够的。随着人们对饮水需求的提高，对水杯加入了智能成分的功能设计，智能水杯应运而生。卢伟等人设计的智能温控杯电路板体积大、成本较高；侯卫周等人设计的温控智能水杯具有测温、加热调温功能，但没有app控制。本文介绍的智能水杯主要由控制系统，检测系统，显示系统，控温装置，电池充电系统，app控制系统等组成。通过传感器的感应、按钮的指令和手机 app的控制，使水杯实现充电、加热、保温以及显示等功能，能提示当前电量以及加温状态，适用于不同人群，具有很好的应用价值。

2. 课题关键问题和重难点

本文是基于单片机的智能水杯设计，目的是能够通过设计对水杯内水温和水质进行检测，并通过显示屏显示出来。这款智能水杯控制系统是由stm32单片机作为主要控制芯片，接受和发送信号给温度传感器，进行温度检测，温度传感器采用ds18b20，通过ds830对水杯内水质进行检测，井将检测的结果显示在显示屏上。

课题难点：

（1）当检测到水质存在问题时，在显示屏上提示需要换水，用来提醒使用者；

3. 国内外研究现状（文献综述）

智能家居概念虽然近几年才广泛被大众所熟知，其实这个概念早在上世纪八十年代就已经被美国一家科技公司提出,并且将这个概念应用在当时美国哈特佛市的建设中，这一举动也标志着智能家居建造的序幕被拉开，1995年美国就已经诞生了多家设计与安装智能家居系统的专业公司，经过几年发展安装率极低。1998年新加坡就电子博览会的举办提出了新加坡模式的智能家居系统，但在当时由于建设成本过高并为引起过多轰动。而智能水杯作为智能家居的一部分，值得我们仔细探究。

人们的生活愈加便捷和舒适。随着人们对健康的重视，越来越多的人开始关注自己身体状况，然而由于人体自身生理机制的作用，有时会出现某些不健康的情况。例如：用热水泡茶，会使茶中的维生素流失，长期使用会使人头痛、失眠。因此，要想健康生活就必须注意饮水健康。智能水杯的发展前景主要来自于人们对健康生活的需求，尤其是中国现在已经进入老龄化社会，人们希望能够随时监测自己的身体状况，查看饮水情况。智能水杯在功能上比较全面，除了饮水还可以监测睡眠质量、测量血压和血糖等数据。传统水杯型需要用户时刻保持喝水的习惯，而电子水杯则不需要用户时刻保持喝水的习惯，它可以为用户记录喝水次数、饮水量等信息，同时还可以通过蓝牙将信息发送给其他设备。电子水杯的出现很好地解决了人们对健康生活需求这一问题。

水杯是人们经常忽视但又不可或缺的日用产品，但是普通水杯确远远不能满足用户的多样性需求，如何结合当今智能产品和交互设计的理念，设计出一款智能水杯，让其不仅有水杯的基本功能，而且能体现智能化的技术运用，同时在情感表达上通过产品与用户的交互设计，让用户心理可以感受到产品的关怀，最终帮助用户形成健康积极的生活方式，这是一个难点也是一个值得我们去思考去探索的问题。智能水杯由于其自身作为水杯这一极贴近生活的产品，同时对水杯赋予了科技属性，使其在推出时即可快速引起新老用户兴趣。目前，智能水杯已经能够实现很多功能，有语音控制^[1]，有自动加热^[2]，有自动控温^[3]，也有自动提醒功能^[4]，除了实现这些基础的功能，关于性能效率的补充，比如改用低功耗的单片机制作的智能水杯^[5]与电解水杯^[6]以及对于适用人群也进行了扩展，比如盲人专业的新型智能水杯^[7]，有智能水杯的设计和设想也可映射到普通日用产品的设计中^[8]，从而促进智能日用产品的发展。除了国内有关于智能水杯的研究，国外也有许多，比如2020年dalle juhriyansyah等人提出的关于模糊逻辑的水位控制在智能水杯中的应用^[9]。同年，shanchao jiang等人提出水文孔抽水试验多参数自动检测仪系统设计在智能水杯上的应用^[10]。

4. 研究方案

本课题是基于单片机的智能水杯设计，主要需要完成的工作是水杯能够对当前水质和水温进行检测，当水质不合格时在显示屏上提示需要换水，水温也通过显示屏显示出来，通过人体感应模块，当检测到水杯附近有人时提醒喝水。系统设计框图如图4-1所示。

图4-1 系统方案框图

5. 工作计划

第1周：接受任务书，领会课题含义，按要求查找相关资料；

第2周：阅读相关资料，理解有关内容；

第3周：查阅并翻译相关英文资料，提出拟完成本课题的方案，写出相关开题报告一份；