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基于物联网的智能奶瓶

作者:陕西保健网
来源:http://www.xapfxb.com/yuer
更新日期:2020-12-09 18:26

一代试管会取卵取精吗-蒸金针菇

2020年12月9日发(作者:车敏瞧)

基于物联网的智能奶瓶
摘要

婴儿时期是人一生中最至关重要 的时期之一,但同时也是最脆弱的时期,为了照
顾自己的宝贝,父母都操碎了心。奶粉,是婴儿最主要的 食物,但是精准控制好温度,
光靠双手去衡量显然是不够的。
随着单片机技术的飞速发展,在 其推动下,现代的电子产品几乎渗透到了社会的
各个领域,有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化 程度的提高,同时也使现代
电子产品性能进一步提高。
本文以Atmega16为核心控制芯 片,人体电阻传感器,DS18B20为温度传感器,语
音合成模块,通过人体电阻传感器实时监测有没 有人触摸奶瓶,如果有触摸通过语音
合成模块告诉主人,奶的温度。



关键词

物联网;超级奶瓶;温度;DS18B20;语音合成模块;人体电阻传感器












Abstract

The infant period is one of the most important period in life, but also the mostvulnerable
period, in order to take care of their baby, parents are broken food, but the precise
control of the temperature, light on -based degree, simultaneously also makes the modern
electronic products to further improve the performance.
This paper takes Atmega16 as the core control chip, resistance of bodysensor, DS18B20
as a temperature sensor, a speech synthesis module, theresistance of body sensor for
real-time monitoring of anyone touch the bottle, if there is a touch to tell the owner through
the speech synthesis module,the temperature of the milk.



Keywords

The Internet of things; super bottles; temperature; DS18B20; speech synthesismodule;
the body resistance sensor











目录

摘要 ..................... .................................................. .................................................. .................. I

Abstract ............ .................................................. .................................................. ................... II

前言 ............... .................................................. .................................................. ........................ 1

第一章作品的整体介绍 .... .................................................. .................................................. ... 1

1.1 作品的实物展示 ........................ .................................................. .............................. 2

1.2 功能和作品元件介绍 ........................................ .................................................. ...... 3

1.2.1 功能简述 ...................... .................................................. ................................. 3

1.2.2 人体电阻传感器 .......................................... .................................................. . 3

1.2.3 温度传感器 .......................... .................................................. ......................... 3

1.2.4 语音合成模块 . .................................................. .............................................. 3

1.2.5 微控制器 ............................. .................................................. .......................... 4

1.3 实现的功能 ... .................................................. .................................................. ......... 5

第二章硬件设计方案及分析 ................. .................................................. ................................ 5

2.1 系统的硬件组成及框图 ....................................... .................................................. ... 5

2.1.1 硬件组成 ......................... .................................................. .............................. 5

2.1.2 硬件系统框图 ........................................... .................................................. .... 5

2.2 各模块介绍 ......................... .................................................. ..................................... 6

2.2.1 控制模块 ................................... .................................................. .................... 6

2.2.2 温度采集模块 ...... .................................................. ......................................... 7

2.2.3 人体电阻传感器 ................................ .................................................. ........... 7

2.2.4 语音合成模块 ............... .................................................. ................................ 7

第三章系统的软件设计及编程 ................................ .................................................. ............. 7

3.1 软件框图设计 ............... .................................................. ........................................... 7

3.2 编程设计 ..................................... .................................................. ............................. 7
3.2.1温度采集 . .................................................. .................................................. ...... 7
3.2.2单片机串口初始化 ................ .................................................. ...................... 10


结论 ....... .................................................. .................................................. .............................. 11

参考文献 ... .................................................. .................................................. .......................... 12

附录一 ........ .................................................. .................................................. ......................... 13

致谢 .......... .................................................. .................................................. ........................... 21





前言

婴儿时期是人一生中最至关重要的时期之一,但同时也是最 脆弱的时期,为了照顾
自己的宝贝,父母都操碎了心。婴儿足月出生时已具有较好的吸吮吞咽功能,颊部 有
坚厚的脂肪垫,有助于吸吮活动,早产儿则较差。吸吮动作是复杂的天性反射,严重
疾病可影 响这一反射,使吸吮变得弱而无力。新生儿及婴幼儿口腔黏膜薄嫩,血管丰
富,唾液腺发育不够完善,唾 液分泌少,口腔黏膜干燥,易受损伤和细菌感染;3个月
时唾液分泌开始增加;5个月时明显增多。3个 月以下小儿唾液中淀粉酶含量较少,不
宜喂淀粉类食物。婴儿口底浅,不会及时吞咽所分泌的全部唾液, 常发生生理性流涎。
食管:食管是两个主要功能:一是推进食物和液体由口入胃;二是防止吞咽期间胃内
容物反流。新生儿和婴儿的食管呈漏斗状,黏膜纤弱,腺体缺乏,弹力组织及肌层尚
不发达,食 管下段贲门括约肌发育不成熟,控制能力差,常发生胃食管反应,绝大多
数在8~10个月时症状消失。 婴儿吸奶时常吞咽过多空气,易发生溢奶。胃:新生儿胃
容量约为30~60毫升,后随年龄而增大,1 ~3个月时90~150毫升,1岁时250~300毫
升,由于新生儿胃容量小,所以新生儿喂食应当 少量多次,喂食的次数应较年长儿多。
婴儿胃呈水平位,当开始行走时其位置变为垂直。胃平滑肌发育尚 未完善,在充满液
体食物后易使胃扩张。由于贲门肌张力低,幽门括约肌发育较好,且自主神经调节差,
故易引起幽门痉挛出现呕吐。胃黏膜有丰富的血管,但腺体和杯状细胞较少,盐酸和
各种酶的分 泌均较成人少且酶活力低,消化功能差。胃排空时间随食物种类不同而异,
稠厚且含凝乳块的乳汁排空慢 。其中水的排空时间为1.5~2小时;母乳为2~3小时;
牛乳为3~4小时。早产儿胃排空更慢,易 发生胃潴留。奶粉,是婴儿最主要的食物,
但是精准控制好温度,光靠双手去衡量显然是不够的。




第一章 作品的整体介绍




1.1 作品实物展示



1.2 功能和组成原件介绍
1.2.1 功能简述
语音报温,简单明了
1.2.2人体电阻传感器
人体皮肤是有电阻的,能够应用此设计电路,进行人体接触检测
1.2.3 温度传感器
DS18B20数字温度传感器接线方便,封装成后可应用于多种场 合,如管道式,螺纹式,磁铁
吸附式,不锈钢,封装式,型号多种多样,有LTM8877,LTM88 74等等。主要根据应用场合的不同
而改变其外观。封装后的DS18B20可用于电缆沟测温,高炉水 循环测温,锅炉测温,机房测温,
农业大棚测温,洁净室测温,弹药库测温等各种非极限温度场合。耐磨 耐碰,体积小,使用方便,
封装形式多样,适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。
1.2.4 语音合成模块
产品功能描述 ○ 文本合成功能 芯片支持任意中文
文本的合成,可以采用GB2312、GBK、BIG5 和Unicode 四种编码方式。芯片支持
英文 字母的合成,遇到英文单词时按字母方式发音。每次合成的文本量可达200个字
节。 ○ 文本智能分析处理 芯片具有文本智能分析处理功能,对常见的数值、电
话号码、时间日期、度量衡符号等格式的文本,芯 片能够根据内置的文本匹配规则进
行正确的读作 “十点三十六分二十 八秒”,“28℃”读作“二十八摄氏度”,等等。 ○
多音字处理和中文姓氏处理能力 对存在多音字的文本,例如:“当前工作的重中之重
是要在重重困难中保证重庆市的重点工程的顺利进 行,坚决拒绝重复建设”,芯片可
以自动对文本进行分析,判别文本中多音字的读法并合成正确的读音。 ○ 数字音
量16级控制和6级词语语速控制 芯片可实现16级数字音量控制,音量更大,更广。播
放文本的前景音量和播放背景音乐的背景音量可分 开控制,更加自由。 ○ 文本播
音时可选择背景音乐 芯片内集成了15 首背景音乐,在任何播音时均可以选择背景音
乐。 ○ 提示音 芯片内集成了19 首声音提示音,可用于不同场合的信息提醒、报
警等功能。 芯片内集成了23 首和弦音乐,可用作和弦短信提示音或者和弦铃声。 ○
支持多种控制命令 控制命令包括:合成文本、停止合成、暂停合成、恢复合成、状
态查询、进入Power Down模式、改通讯 波特率等控制命令。控制器通过通讯接口发


送控制命令实现对芯片的控制。 ○ 支持多种文本控制标记 芯片支持多种文本控
制标记。可通过发送“合成命令”发送文本控制标记,调节音量、设置数字读法、 设
置词语语速、设置标点是否读出等。 ○ 查询芯片的工作状态 支持多种方式查询
芯片的工作状态,包括:查询状态管脚电平、通过读芯片自动返回的回传、发送查询 命
令获得芯片工作状态的回传。 ○ 支持低功耗模式 芯片支持Power Down 模式。使
用控制命令可以使芯片进入Power Down 模式。复位芯片可以使芯片从Power Down
模式恢复到正常工作模式。 ○ 支持三种通讯波特率 芯片支持的通讯波特率:
9600bps,19200bps、38400bps
1.2.5 控制器
ATmega16 AVR 内核具有丰富的指令集和32 个通用工作寄存器。所有的寄存器都直接与运
算逻单元(ALU) 相连接,使得一条指令可以在一个时 钟周期内同时访问两个独立的寄存器。这种结
构大大提高了代码效率,并且具有比普通的CISC 微控制器最高至10 倍的数据吞吐率。
ATmega16 有如下特点:16K字节的系统内可编程Flash(具有同时读写的能力,即RWW),
512 字节EEPROM,1K 字节SRAM,32 个通用IO 口线,32 个通用工作寄存器,用于边界扫
描的JTAG 接口,支持片内调试与编程,三个具有比较模式的灵活的定时器 计数器(TC),片内外中
断,可编程 串行USART,有起始条件检测器的通用串行接口,8路10位具有可选差分输入级可编
程增益(TQ FP 封装) 的ADC ,具有片内振荡器的可编程看门狗定时器,一个SPI 串行端口,以
及六个可以通过软件进行选择的省电模式。
工作于空闲模式时CPU 停止工作,而USART、两线接口、AD 转换器、SRAM、TC、SPI 端
口以及中断系统继续 工作;掉电模式时晶体振荡器停止振荡,所有功能除了中断和硬件复位之外都
停止工作;在省电模式下, 异步定时器继续运行,允许用户保持一个时间基准,而其余功能模块处
于休眠状态; ADC 噪声抑制模式时终止CPU 和除了异步定时器与ADC 以外所有IO 模块的工
作,以降低ADC 转换时的开关噪声; Standby 模式下只有晶体或谐振振荡器运行,其余功能模
块处于休眠状态 ,使得器件只消耗极少的电流,同时具有快速启动能力;扩展Standby 模式下则
允许振荡器和异步定时器继续工作。
本芯片是以Atmel 高密度非易失性存储器技术生产的。片内ISP Flash 允许程序存储器通过
ISP 串行接口,或者通用编程器进行编程,也可以通过运行于AVR 内核之中的引导程序进行编程。


引导程序可以使用任意接口将应用程序下载到应用Flash存储区(Applicatio nFlash Memory)。在
更新应用Flash存储区时引导Flash区(Boot Flash Memory)的程序继续运行,实现了RWW 操
作。 通过将8 位RISC CPU 与系统内可编程的Flash 集成在一个芯片内, ATmega16 成为一
个功能强大的单片机,为许多嵌入式控制应用提供了灵活而低成本的解决方案。
1.3 语音自动播报水温
第二章 硬件设计方案及分析
2.1
系统的硬件组成及框图

2.1.1
硬件组成
DS18B20;语音合成模块;人体电阻传感器;Atmega16单片机

2.1.2
硬件系统框图




2.2
各模块介绍

2.2.1
控制模块

杯子 周围设置有的人体电阻传感器,当人手进行触碰时,单片机控制语音合成模块
合成温度提示语音。
2.2.2
温度采集模块

采用高精度温度传感器DS18B20准确采集温度信息
2.2.3
人体电阻传感器

精准的检测人体的触摸
2.2.4
语音合成模块

合成相应的语音


第三章 统的软件设计及编程
3.1
软件框图设计

检测是否有人体触摸,是的话就有控制器控制语音合成模块合成温度提示语音,负
责休眠等待
3.2
编程设计

3.2.1温度采集
void GetTemperture(void)
{
SREG=0x00;
Init_DS18B20();
if(yes0==0)
{
WriteOneByte(0xCC);
WriteOneByte(0x44);
Delay_ms(100);
Init_DS18B20();
WriteOneByte(0xCC);
WriteOneByte(0xBE);
temp_data[0] = ReadOneByte();
temp_data[1] = ReadOneByte();
temp_TH = ReadOneByte();


temp_TL = ReadOneByte();
temp_flag=1;
}
else temp_flag=0;
SREG=0x80;
}
void TempConv()
{
uchar sign=0;
uchar temp; 定义温度数据暂存
if(temp_data[1]>127)
{
temp_data[0]=(~temp_data[0])+1; 取反加1,将补码变
成原码
if((~temp_data[0])>=0xff) 若大于或等于0xff
temp_data[1]=(~temp_data[1])+1;
else temp_data[1]=~temp_data[1];
sign=1;
}
temp =temp_data[0]&0x0f;
disp_buf[0]=(temp *1016)+0x30;
temp_comp


=((temp_data[0]&0xf0)>>4)|((temp_data[1]& 0x0f)<<4);
disp_buf[3]= temp_comp 100+0x30; 百位部分变换为
ascii码
temp = temp_comp%100; 十位和个位部分
disp_buf[2]= temp 10+0x30; 分离出十位并变换为
ascii码
disp_buf[1]= temp %10+0x30; 分离出个位并变换为
ascii码
if(disp_buf[3]==0x30) 百位ascii码为
0x30(即数字0),不显示
{
disp_buf[3]=0x20;
if(disp_buf[2]==0x30)
disp_buf[2]=0x20;
}
if(sign) disp_buf[3]=0x2d;
}
3.2.2单片机串口初始化
********以下是串口初始化函数********
void uart0_init(void)
{
UCSRA = 0x00; |(1<

UCSRB = 0x00;
UCSRC |= (1< UBRRL=(fosc16(baud+1))%256;
UBRRH=(fosc16(baud+1))256;
UCSRB |= (1 << TXEN)|(1 << RXEN);
}
结论
该产品能非常好的解决生活中婴 幼儿被烫伤,冻着的问题,本产品无需专业训练,
适用于任何人群;冷热自发电,确保了产品可以多次使 用;.造价低廉,普通家庭能够
接受;语音报温,简单明了。因此本产品非常适合投入市场。
参考文献
[1] 阎石. 数字电子技术基础[M]. 5版. 北京:高等教育出版社,2006.
[2] 康华光. 电子技术基础(数字部分)[M]. 5版 北京:高等教育出版社,2006.
[3] 中国集成电路大全编委会. 高速CMOS集成电路[M]. 北京:国防工业出版社,1995.
[4] 孙俊人. 新编电子电路大全. 第3卷. 通用数字电路[M]. 北京:中国计量出版社,2001.
[5]百度百科 AD转换


附录一
#include uchar temp; 定义温度数据暂存
if(temp_data[1]>127)
{





temp_data[0]=(~temp_data[0])+1; 取反加1,将补码变成原码
if((~temp_data[0])>=0xff) 若大于或等于0xff
temp_data[1]=(~temp_data[1])+1;
else temp_data[1]=~temp_data[1];
sign=1;
}












temp =temp_data[0]&0x0f;
disp_buf[0]=(temp *1016)+0x30;
temp_comp = ((temp_data[0]&0xf0)>>4)|((temp_data[1]&0x0f)<<4);
disp_buf[3]= temp_comp 100+0x30;
temp = temp_comp%100;
disp_buf[2]= temp 10+0x30;



百位部分变换为ascii码
十位和个位部分
分离出十位并变换为ascii码


分离出个位并变换为ascii码
百位ascii码为0x30(即数字0),不显示
disp_buf[1]= temp %10+0x30;
if(disp_buf[3]==0x30)
{
disp_buf[3]=0x20;
if(disp_buf[2]==0x30)
disp_buf[2]=0x20;
}
if(sign) disp_buf[3]=0x2d;
}
********以下是串口初始化函数********
void uart0_init(void)
{


UCSRA = 0x00; |(1< UCSRB = 0x00;
UCSRC |= (1< UBRRL=(fosc16(baud+1))%256;
UBRRH=(fosc16(baud+1))256;
UCSRB |= (1 << TXEN)|(1 << RXEN);
}
void uart0_send(unsigned int i)
{
while(!(UCSRA&(1<UDRE为一
UDR=i;
}
unsigned int uart0_receive(void)
{
while(!(UCSRA&(1<return UDR;
}
void audio()
{
************ ****需要发送的文本**********************************






char text[] = 当前水温为 摄氏度
text[10]=disp_buf[2];
text[11]=disp_buf[1];
text[2]='2';











text[2]=disp_buf[2];
text[3]=disp_buf[3];
text[4]=disp_buf[2];
text[5]=disp_buf[3];
unsigned char ()

{
lcd_init();
port_init();
uart0_init();
PortDS18B20_Init();
while(1)
{


























GetTemperture();
if(temp_flag==0)
{

}
if(temp_flag==1)
{






TempConv(); 将温度转换为适合LCD显示的数据
若DS18B20正常,则往下执行
MenuError(); 显示出错信息函数
读取温度数据
_delay_ms(1300);
if (PINA == 0XFF) 检查PB6是否被置1
_delay_ms(100);
if (PINA == 0XFF) 检查PB6是否被置1
{
audio();
_delay_ms(100);
while(PINA == 0XFF);



}


}

}
}


致谢
时 间过的真的很快,光阴似箭,日月如梭。一学期的时间,在我们漫长的人生旅
途中是那么的短暂。但是, 在这短短的一学期的时间里,我的知识在这里积累,我的
能力在这里得到了提升,感谢甄佳奇老师:是你 赋予我有意义的收获,是你带领我走
进知识殿堂,使我不断进步。
在这次设计中,我在学校学 到的知识和技能得以应用,实践水平得到了提高。感
谢我的指导老师,感谢您的谆谆教导,让我不但顺利 地完成设计,还学会了不少做人
的道理。


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