孫鵬程 胡大春

【摘要】 本文從對(duì)人類健康生活的憂慮出發(fā)，介紹了一種有助于人們管理健康生活的杯座。使用者可以通過手機(jī)藍(lán)牙隨時(shí)監(jiān)控自己每日的飲水狀況并由此來對(duì)飲水量進(jìn)行調(diào)整。冬天的時(shí)候它還可以給水加熱。這樣就可以有效的對(duì)使用者的飲水情況進(jìn)行改善，間接保證了人們的健康。

【關(guān)鍵詞】 杯座 飲水量 調(diào)控 藍(lán)牙

一、引言

隨著現(xiàn)代科學(xué)與技術(shù)朝著智能化的趨勢(shì)發(fā)展，智能家居的概念便被提出并漸漸走進(jìn)人們視線中來。相信未來智能家居、智能穿戴設(shè)備會(huì)越來越普遍化，此模擬智能杯座需要一個(gè)中央控制器（樹莓派），溫度傳感器，壓力傳感器，藍(lán)牙模塊等設(shè)備。本文介紹了這樣一種可以記錄你喝水量并帶有加熱水功能的杯座，我們暫且稱它為聰明的杯座。

二、總體設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)組成部分

根據(jù)智能杯座創(chuàng)意需求，以樹莓派為中央控制器進(jìn)行主要信息處理，系統(tǒng)有溫度檢測(cè)模塊、壓力檢測(cè)模塊、加熱模塊、藍(lán)牙模塊構(gòu)成。

2.2工作原理

檢測(cè)模塊的壓力傳感器定時(shí)探測(cè)杯子減少的重力并將信息傳送給樹莓派B+，樹莓派將信息整合后生成圖像傳送給手機(jī)便于使用者直觀地看自己的飲水狀況。

當(dāng)用戶手機(jī)進(jìn)入藍(lán)牙范圍內(nèi)時(shí)進(jìn)行連接。

三、硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)

3.1硬件設(shè)計(jì)

1、樹莓派處理器選型和簡(jiǎn)介 。樹莓派是軟件方面作為當(dāng)今世界，最受歡迎的mini PC，樹莓派愛好者為其定制了相應(yīng)的LINUX系統(tǒng)，并開發(fā)了大量應(yīng)用。硬件方面，樹莓派的參數(shù)如下：Broadcom BCM2835 700MHz ARM1176JZFS 配備 FPU 處理器，4核 GPU 處理器 ；GPU 支持 Open GL ES 2.0， OpenVG 硬件加速，1080p30 H.264 高清解碼 ；GPU 帶寬 1Gpixel/s， 1.5Gtexel/s or 24GFLOPs DMA 紋理解析 ；帶Micro SD 卡插槽（支持通過它啟動(dòng) Linux 操作系如 Fedora）；尺寸：85 x 56 x 17 mm ；3.5 mm 音頻輸出接口 ；microUSB 接口供電；10/100 自適應(yīng)網(wǎng)卡；USB 2.0 接口 x 4 ；Micro SD 卡插槽；512 MB 內(nèi)存 ；攝像頭接口 ；40PIN接口 ；HDMI 接口 ；LCD接口 。

2、藍(lán)牙模塊。用Android或者IOS手機(jī)結(jié)合樹莓派開發(fā)智能杯座，它可以通過藍(lán)牙4.0與你的手機(jī)通信。通過低功耗的藍(lán)牙4.0鏈接成星型的低功耗網(wǎng)絡(luò)，達(dá)成快速的實(shí)時(shí)通訊。許多的軟件工程師或者硬件工程師都希望有這樣一個(gè)平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)以上功能。BLE-LINK是基于藍(lán)牙4.0的通訊模塊，它采用XBEE造型設(shè)計(jì)，體積尺寸緊湊，兼容XBEE的擴(kuò)展底座，適用于各種3.3V的單片機(jī)系統(tǒng)。它也可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)藍(lán)牙模塊之間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無線透明傳輸，主從機(jī)設(shè)置，無線燒錄程序，甚至與PC建立HID連接。同時(shí)我們?yōu)殚_發(fā)者提供了極大的自由度和支持準(zhǔn)備。用戶不僅可以通過AT指令調(diào)試BLUNO，而且可以通過USB更新BLE的芯片程序。BLELINK藍(lán)牙4.0通訊模塊可以使用XBEE底座插接到Arduino控制器上，從而實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙無線控制。利用藍(lán)牙無線燒錄時(shí)，可采用XBee USB Adapter 適配器 （帶FTDI燒寫功能）從而與電腦連接。

3.2軟件設(shè)計(jì)

軟件程序使用樹莓派集成開發(fā)環(huán)境技術(shù)平臺(tái)的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，為校園燈控管理人員提供簡(jiǎn)易的圖形化界面，通過與硬件系統(tǒng)的交互，實(shí)現(xiàn)校園燈控的可視化操作，檢測(cè)程序是使用人體紅外檢測(cè)數(shù)據(jù)，保存數(shù)據(jù)進(jìn)行二次檢測(cè)，同時(shí)進(jìn)行電流檢測(cè)，將結(jié)果結(jié)合來判斷教室是否亮著無人燈。軟件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)主要包括監(jiān)控和操作。Python是一種面向?qū)ο缶邆鋭?dòng)態(tài)數(shù)據(jù)類型的解釋性語言，你所編碼的腳本 或程序可以直接運(yùn)行，而不需要類似其他語言把它們先編譯成機(jī)器碼。這樣使用起來非常便捷。Raspberry Pi上也提供了與Python綁定在一塊的集成開發(fā)環(huán)境 IDLE。Python類似于C/C++或者其他的計(jì)算機(jī)語言，基本上半天就能上手編寫程序，在開始編寫智能杯座控制程序前需要對(duì)我們的樹莓派計(jì)算機(jī)的相關(guān)Python的庫文件進(jìn)行安裝設(shè)置，首先是GPIO，打開LX終端（LXTerminal），更新apt-get軟件安裝包列表（注意必須要在網(wǎng)絡(luò)連接正常情況下），然后執(zhí)行安裝命令來安裝raspberry-gpio-python包，在安裝完成Python的GPIO庫后，接下來是安裝Python的UART庫，和上述之前步驟相似，更新apt-get軟件安裝包列表，后安裝Python的串口通信模塊。

四、創(chuàng)新及應(yīng)用

1、創(chuàng)新點(diǎn)。可定時(shí)探測(cè)杯重并生成圖像，便于使用者了解自己的飲水情況。2、實(shí)用性。本文設(shè)計(jì)的智能杯座最大的優(yōu)點(diǎn)就是實(shí)用性高，可以作為智能家居的組成部分。關(guān)注人們的身體健康，會(huì)成人們使用智能杯座的主要因素。

五、結(jié)論

簡(jiǎn)單的通過手機(jī)藍(lán)牙隨時(shí)了解自己每日的飲水量情況，并由此來調(diào)整。溫度降低的時(shí)候可以適度的加熱。這樣就可以有效的提高人們的生活質(zhì)量，還保證了人們的健康。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]高守瑋， 王健， 黃全振，等.基于電力線載波通信的智能家居系統(tǒng)嵌入式網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)[J]. 電氣應(yīng)用， 2010， （15）：46-49

[2]李文勝. 基于樹莓派的嵌入式Linux開發(fā)教學(xué)探索[J]. 電子技術(shù)與軟件工程， 2014， （9）：219-220