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摘 要 文章针对于当前传统饮水机在使用过程中的诸多不便，首先提出饮水机智能化的思想，不仅可以实现近、远距离双重控制，还能在使用过程人性化处理地事件，另外，综合其产生的能源浪费和对于环境的影响，提出了一种能源再利用的理念。在以TI公司的超低功耗单片机的基础上，提出一种多功能智能饮水机系统的设计方案。
关键词 低功耗；超声波探测；GSM技术；能源再利用
中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）16-0028-01
随着科学技术的不断发展，节能与环保意识受到越来越多的重视，而传统的饮水机产生的热浪费将严重影响其发展。另外，传统饮水机在使用过程中经常会面临诸如因忘记向自来水公司订水带来的诸多不便或者是在接水过程中由于手持东西而无法按下按钮等问题。针对如何解决这些问题，提出基于TI公司的MSP430单片机而制作的一个智能饮水机系统，其主要功能有：1）自动接水，并根据使用饮水杯的大小自动控制放水量；2）自动通知自来水公司送水；3）可利用红外遥控和手机远程控制装置；4）使用太阳能供电，在能够较大程度的吸收多余热能，减少热排放。
1 装置总体结构设计
该装置以低功耗430单片机为控制核心，主要包含自动接水检测与控制部分，送水监测与GSM通信部分，单片机电源替代部分，红外遥控与手机远程控制部分，LCM显示部分和语音提示部分。装置结构图如图1所示，系统硬件框图如图2所示。
2 装置工作流程及原理
当使用者接水时，接水处光电对管检测到信号，并根据不同反馈信号自动判别水杯高度，微处理器经过内部数据分析处理从而得出放水量。等待2秒钟之后，单片机控制电控开关放水，当超声波检测到水杯中水量达到要求时，继而停止放水，同时LCM显示屏和语音模块显示和播报“接水完成”等信息。另外，可使用遥控和手机短信远程控制饮水机的使用。
当饮水机水量不足时，位于桶装水下方的重量检测模块会检测到重力的变化，并将相应的模拟信号通过A/D转换器得到对应的数字信号，最后传至单片机。当单片机判断得到的数据与水桶的净重相近时，会发出语音信息，提醒用户饮用水不足，同时控制GSM模块向送水公司发送缺水信号和其送水地址信息。
在整个系统的能源方面，首先选用低功耗微处理器，并且该型号单片机有5种省电模式、3个捕获/比较寄存器的16位定时器，可实现精准定时、并带有外部触发中断，更加准确处理外部事件。
選用太阳能硅板作为1号电源，利用水加热后暂无人饮用而产生的热能转换的电能作为2号电源，实现了能源的再利用。
3 装置各部分硬件设计
3.1 自动接水检测与控制部分
该部分主要由超声波探测装置、430低功耗单片机、光电对管、电控开关、饮水导管、手动开关等组成。光电对管用于对是否有人接水和水杯深的判别，利用若干个光电对管的不同反馈信号，430低功耗单片机处理信号，电控开关打开，饮水导管将水放入水杯，而超声波用于检测到水量达到要求时，电控开关关闭。
3.2 送水监测与GSM通信部分
该部分主要由重力传感器、GSM通信模块、饮水桶及其支架构成。其重力传感器用于定时对饮水桶中水量的监测，并将结果返回单片机进行数据分析计算后，自行判断缺水信号是否成立，若是，则利用GSM的短信功能向户主和订水公司发送缺水信号。
3.3 单片机电源替代部分
该部分由太阳能硅板、蓄电池、热能转换装置组成。430单片机正常工作电压为3.3 V，使用太阳能硅板供电完全可以满足系统电源需求，其蓄电池和热能转换装置配合工作，可以防止因意外情况而导致的断电。而且该部分装置实现了热能的二次利用，有助于缓解温室效应。
3.4 LCM显示部分和语音提示部分
该部分装置由LCM显示屏、语音模块组成。当饮水机完成任务或检测到警告信号时做出相应的动作：“接水任务完成”，“提示：水量不足，已向订水公司订购”等人性化的提示音。
3.5 红外遥控与手机远程控制部分
该部分装置主要由遥控、430单片机、GSM模块等组成。当手机向特定GSM发送短信时，单片机会对接收到的信息进行识别，并控制饮水机做出相应动作。红外遥控发射指令信息，由430单片机接受遥控发射过来的红外调制信息和完成解码工作，然后完成相应任务。
4 结束语
本次设计以低功耗单片机为控制核心，配合超声波探测技术、GSM通信技术和红外识别等方面，在最大程度上改善了传统饮水机的缺陷，使得该装置更加地人性化和智能化。秉承节能与环保的原则，对于整个系统采用太阳能供电，并二次利用了“闲置”热能，有利于增强环保意识，并将该理念很好地应用到日常生活中。
参考文献
[1]李艳华，陈慧明.单片机控制GSM手机的技术及应用[J].单片机与嵌入式系统应用，2005（2）.
[2]聂诗良，李磊明.红外遥控信号的一种编码解码方式[J].仪表技术与传感器，2004（08）.
关键词 低功耗；超声波探测；GSM技术；能源再利用
中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）16-0028-01
随着科学技术的不断发展，节能与环保意识受到越来越多的重视，而传统的饮水机产生的热浪费将严重影响其发展。另外，传统饮水机在使用过程中经常会面临诸如因忘记向自来水公司订水带来的诸多不便或者是在接水过程中由于手持东西而无法按下按钮等问题。针对如何解决这些问题，提出基于TI公司的MSP430单片机而制作的一个智能饮水机系统，其主要功能有：1）自动接水，并根据使用饮水杯的大小自动控制放水量；2）自动通知自来水公司送水；3）可利用红外遥控和手机远程控制装置；4）使用太阳能供电，在能够较大程度的吸收多余热能，减少热排放。
1 装置总体结构设计
该装置以低功耗430单片机为控制核心，主要包含自动接水检测与控制部分，送水监测与GSM通信部分，单片机电源替代部分，红外遥控与手机远程控制部分，LCM显示部分和语音提示部分。装置结构图如图1所示，系统硬件框图如图2所示。
2 装置工作流程及原理
当使用者接水时，接水处光电对管检测到信号，并根据不同反馈信号自动判别水杯高度，微处理器经过内部数据分析处理从而得出放水量。等待2秒钟之后，单片机控制电控开关放水，当超声波检测到水杯中水量达到要求时，继而停止放水，同时LCM显示屏和语音模块显示和播报“接水完成”等信息。另外，可使用遥控和手机短信远程控制饮水机的使用。
当饮水机水量不足时，位于桶装水下方的重量检测模块会检测到重力的变化，并将相应的模拟信号通过A/D转换器得到对应的数字信号，最后传至单片机。当单片机判断得到的数据与水桶的净重相近时，会发出语音信息，提醒用户饮用水不足，同时控制GSM模块向送水公司发送缺水信号和其送水地址信息。
在整个系统的能源方面，首先选用低功耗微处理器，并且该型号单片机有5种省电模式、3个捕获/比较寄存器的16位定时器，可实现精准定时、并带有外部触发中断，更加准确处理外部事件。
選用太阳能硅板作为1号电源，利用水加热后暂无人饮用而产生的热能转换的电能作为2号电源，实现了能源的再利用。
3 装置各部分硬件设计
3.1 自动接水检测与控制部分
该部分主要由超声波探测装置、430低功耗单片机、光电对管、电控开关、饮水导管、手动开关等组成。光电对管用于对是否有人接水和水杯深的判别，利用若干个光电对管的不同反馈信号，430低功耗单片机处理信号，电控开关打开，饮水导管将水放入水杯，而超声波用于检测到水量达到要求时，电控开关关闭。
3.2 送水监测与GSM通信部分
该部分主要由重力传感器、GSM通信模块、饮水桶及其支架构成。其重力传感器用于定时对饮水桶中水量的监测，并将结果返回单片机进行数据分析计算后，自行判断缺水信号是否成立，若是，则利用GSM的短信功能向户主和订水公司发送缺水信号。
3.3 单片机电源替代部分
该部分由太阳能硅板、蓄电池、热能转换装置组成。430单片机正常工作电压为3.3 V，使用太阳能硅板供电完全可以满足系统电源需求，其蓄电池和热能转换装置配合工作，可以防止因意外情况而导致的断电。而且该部分装置实现了热能的二次利用，有助于缓解温室效应。
3.4 LCM显示部分和语音提示部分
该部分装置由LCM显示屏、语音模块组成。当饮水机完成任务或检测到警告信号时做出相应的动作：“接水任务完成”，“提示：水量不足，已向订水公司订购”等人性化的提示音。
3.5 红外遥控与手机远程控制部分
该部分装置主要由遥控、430单片机、GSM模块等组成。当手机向特定GSM发送短信时，单片机会对接收到的信息进行识别，并控制饮水机做出相应动作。红外遥控发射指令信息，由430单片机接受遥控发射过来的红外调制信息和完成解码工作，然后完成相应任务。
4 结束语
本次设计以低功耗单片机为控制核心，配合超声波探测技术、GSM通信技术和红外识别等方面，在最大程度上改善了传统饮水机的缺陷，使得该装置更加地人性化和智能化。秉承节能与环保的原则，对于整个系统采用太阳能供电，并二次利用了“闲置”热能，有利于增强环保意识，并将该理念很好地应用到日常生活中。
参考文献
[1]李艳华，陈慧明.单片机控制GSM手机的技术及应用[J].单片机与嵌入式系统应用，2005（2）.
[2]聂诗良，李磊明.红外遥控信号的一种编码解码方式[J].仪表技术与传感器，2004（08）.