随着经济的快速发展，人们忙于工作和学习，常常忘记喝水或无法在适当的温度下喝水。文设计的智能杯垫将解决此问题。设计使用Atmega328作为基本控制芯片，并由陶瓷加热。
板电脑加热杯子的底部，通过LM35温度传感器收集杯子的温度，并具有集成的重量获取模块。通过彩色屏幕显示时间，温度和水消耗量，还可以通过PID算法智能控制温度。前市场上尚无将加热和水测量相结合的智能过山车。是生命的基本要素之一。
体每天应补充约2升水。天充足的水是维持机体新陈代谢的重要组成部分。用水的温度也直接影响胃肠道的健康。上在与室温相同的温度下喝水最适合胃和肠道。
寒冷的天气里喝热开水可以减少胃肠道刺激。是，目前，许多上班族或白领每天不能喝足够的水，恒温阀芯并且当饮用水不适合胃时水温也很高。长远来看，这将对身体健康产生重大影响，并导致某些身体疾病。当今市场上，通用的智能水监控功能只能监控用户的饮用水，而不能保证饮用期间的水温。设计为智能杯垫增加了加热功能，解决了用水过程中水温不合适的问题，还使用户养成了将杯水还杯垫的习惯监视用户的饮用水。设计的硬件部分可以分为几个部分，例如单片机主控制模块，按键输入，时钟模块，显示模块，警报模块，温度采集，温度控制和称重模块。件的整体功能框图如图1所示。能杯垫以单片机为控制核心，并支持各种功能模块。中，温度由LM35温度传感器收集，收集的温度将显示在LCD屏幕上。过两个全桥式称重传感器检测用户对饮用水的监控，传感器将重量信号转换为低压信号，然后通过24位A / D转换器HX711将其转换为数字信号。
制器将响应数字信号。滤并计算水量，最后通过控制面板上的LCD屏幕显示饮用水量。个系统还包括一个DS3231时钟芯片，按钮和一个警报电路，它们每次用于监视饮用水量以提醒用户。度传感器的类型很多。
前，最常见的高精度温度传感器是LM35和DS18B20。LM35系列是精密集成电路温度传感器，其输出电压与摄氏温度成线性比例。敏度为10.0 mV /°C，精度为0.4°C至0.8°C（温度范围为-55°C至 150°C），重复性好，低阻抗输出，线性输出和内部精度校准使其成为与读数或控制电路的接口，简单实用，可以使用单个电源以及正负电源进行操作。DS18B20具有小型化，低功耗，高性能，抗干扰能力强，易于配备微处理器等优点，可以直接转换温度在数字信号处理器中处理。度范围为-55〜125℃，温度误差为0.5℃。于DS18B20的温度转换时间过长，这会影响陶瓷加热板的温度设置，因此我们最终将LM35用作温度传感器。于称重的准确性，本设计使用了HX711数模转换器芯片，它是高精度的24位A / D转换器芯片。其他同类芯片相比，该芯片集成了稳压功能，电源，芯片上的时钟振荡器以及其他类似芯片所需的其他外围电路具有集成优势。应速度快，抗干扰能力强。HX711与压电片和变形传感器配合使用，以收集水杯的重量。件电路连接如图2所示。设计使用DS3231作为时钟芯片。DS3231是一款低成本，高精度I2C实时时钟（RTC）。设备连接到纽扣电池，即使杯垫与主电源断开，纽扣电池也可以长时间保持正确的时间。
DS3231的集成晶体可提供高精度脉冲，以确保时间精度。钟芯片可以存储秒，分钟，小时，星期几，日期，月份和年份。于31天的月份会在月末自动调整日期，包括leap年的更正。
户可以选择带有AM / PM指示的时钟工作格式为24小时或12小时。芯片通过I2C与微控制器通信。通杯垫后，首先初始化系统，然后显示彩屏，按键扫描，时钟读数，重量收集，重量计算用户的饮用水，饮料召回和看门狗定时器重置被循环执行。系统具有简单的用户界面，方便用户操作产品。面功能包括显示时钟，选择和操作菜单，调节加热温度，查看饮用水，调出设置等。于陶瓷加热器的稳定性低，温度曲线不够平滑。整个加热过程中，许多因素会受到各种不确定干扰的影响。此，有必要预测水温变化的趋势并随时间反向抑制它。了避免较大的过冲波动。PID控制中，积分环节（I）具有很强的滞后作用，而差分环节（D）具有可预测性，因此该解决方案最终使用PD算法，该算法可以控制过冲和误差在稳态下非常低。系统将LM35温度传感器收集的铝板温度作为电流输入，将其与定义的值进行比较以获得差值，然后使用PID计算公式编写软件算法。取fout值以确定是否加热以及加热时间多长。制陶瓷热板。单片机收集数据时，数据中会出现随机错误。机错误是由随机干扰引起的。特征是，在相同条件下测量相同数量时，其大小和符号将随机变化，无法预测。是，几次测量的结果符合统计规则。了克服由随机干扰引起的误差，必须进行滤波。
系统的主要错误在于按钮和AD的获取。了解决按钮的机械错误，我们使用计时器中断几次分析以确定按钮的状态，然后确定按钮是否被按下以防止错误地按下按钮。AD采集方面，我们使用平均算术滤波算法消除随机误差，该算法对信号执行N次采集，计算N次采集的总和，并从N次采集中减去最大值和最小值。
集值AD用作最终采集信号，以减少错误干扰。过计算水杯的重量变化来获得对用户饮用水的控制。的密度相对恒定，可以通过计算水杯的重量变化来计算使用者的饮用水量。准重量和定义重量之间的比较用于确定用户是否正在喝酒并计算用户的水消耗量。外，压力传感器变形的恢复相对较慢，我们最终使用了几种磁滞比较算法来获得用户的饮用水。滞比较不仅可以解决压力传感器变形后恢复时间的影响，而且可以滤除某些采集误差并减少某些不确定因素来干扰饮用水数据。设计实现了水温控制和水量监控功能的结合，解决了上班族饮用水不足和饮水温度不舒适的问题。
本文转载自
恒温阀芯 https://www.wisdom-thermostats.com