基于Android开发的智能茶杯的设计与实现

基于Android开发的智能茶杯的设计与实现

与本课题有关的国内外研究情况：

目前，国外的规模较大的生产厂有类似的产品，但其很多是为了智能而智能，不仅价格偏高，而且反而增加了用户负担。在国内，智能茶杯不是手机这样的刚需，至少目前不是。智能水杯业非传统企业，往往是大多是小规模的团队进行智能茶杯的开发，缺少资金，缺少渠道。导致产品不够成熟，生命周期短。可以看出，目前国内外智能茶杯研究技术尚不成熟，发展空间广阔。

严重的是，现在国内使用的智能茶杯，许多产品使用时间过长之后会出现产品老化严重，技术指标达不到标准，产品性能也不稳定等问题。还有些产品有诸如产品携带不便，设计不合理，防水性差，噱头高实用性低等非技术性问题。

衣食住行与人息息相关。近年来，智能手环，智能手表，行车记录仪等各种智能产品层出不穷，人们的生活越来越信息化和智能化。可以说智能产品的普及是大势所趋。然而目前，市场上的智能茶杯的功能五花八门，多一些功能本应是好事，但是有些产品为此甚至连智能茶杯本该有的功能都得不到保障，用户在使用一段时间后出现各种各样的问题。智能茶杯引来无数非议，远远达不到该领域所应有的状态。

综上所述，智能茶杯虽然有着广阔的前景，却迟迟得不到普及。为此，亟需开发有效、精确和实用的智能茶杯，在前人的基础上进行创新和改革，解决市场危机和需求

本课题研究的主要内容及方法：

总体设计方案

设计一个智能茶杯和app，通过按键设置合适的水温，当达到设置的水温时，通过传感器读取温度，通过蓝牙或WiFi技术将温度传输到APP上，APP上显示水温和饮水提示。在底座有加热装置，当低于规定水温时可以加热。

硬件设计

1 传感器模块的选择与设计

2 基于控制模块原理图设计

硬件设计框图

本课题研究的主要内容及方法：

总体设计方案

硬件设计

1 传感器模块的选择与设计

2 基于控制模块原理图设计

硬件设计框图

软件设计

1 基于Android进行用户界面，网络通信等功能开发

软硬件设计

1有关恒温控制的相关知识

2.传输与通信模块的设计

3.数据的准确、安全设计

研究方法

1.参考外文文献和中文资料，学习Android编程基础，参考Android项目开发进行软件编程。

2.学习硬件原理图的设计方法，

3学习有关开源硬件平台（arduino，树莓派，medialink等），

4.学习Altium Designer PCB 设计，

5.学习自组织网技术或有线无线通信技术

6.学习基于Microsoft Visual Studio的PC端程序设计、基于Android或IOS的程序设计以及基于Web的程序设计。

本课题所需要解决的问题：

1.检测系统设计，体现示值误差、响应时间等；

2硬件设计图的有效性和准确性；

3.数值显示的有效性和准确性；

4.检测系统的安全性和实用性；

5传输时间是否有延迟；

6缺乏撰写论文的经验。

预期结果及其意义：

随着社会的发展，人们的生活日益紧促和忙碌，而好的生活习惯的养成却被人们日益忽视，从而导致人们的健康水平日益下降，很多严重疾病呈现越来越年轻化的趋势。水是生命之源，拥有良好的饮水习惯显得尤为重要。智能茶杯的系统由实体茶杯和APP组成，当茶水温度达到其适合饮用的温度时，传感器接收到温度数据，使用者手机能够通过APP接收到温度数据和饮水提示，提醒使用者饮水。通过上述功能，完成一个基于Android的智能茶杯系统。不仅能帮助人们可以在一个适宜的条件下饮水，还能帮助人们养成一个良好的饮水习惯。关爱水，更关心你。

第一章绪论 1

1.1 项目的背景和意义 1

1.2 研究开发现状分析 1

1.3 项目的目标和研究内容 2

第二章智能水杯的外观设计 3

2.1 三维绘图技术介绍 3

2.2 三维设计软件平台比较与选择 3

2.3 3D技术设计方案 4

第三章硬件设计 7

3.1 框架设计 7

3.2 传感器模块设计 8

3.3 硬件开发平台选择 10

3.3.1 Arduino 10

3.3.2 BeagleBone 10

3.3.3 Raspberry Pi 10

3.3.4三种开发平台的比较与选择 11

3.4 通讯模块的选择与设计 12

3.4.1有线通信技术 12

3.4.2 无线通信技术 13

3.4.3通信技术的比较与选择 13

3.5 推送模块设计 14

3.5.1 推送技术介绍 14

3.5.2 常见推送平台比较与选择 14

3.6 温控单元设计 15

第四章基于树莓派的程序设计 18

4.1 Python介绍 18

4.1.1 Python概述 18

4.1.2 Python特点介绍 18

4.1.3 Python的发展现状和前景 18

4.2 程序的流程设计 19

4.3 采集温度数据模块设计 19

4.4 温度数据显示模块设计 20

4.5 数据推送模块设计 21

第五章 Android开发平台介绍 23

5.1 Android的发展历程 23

5.2 Android系统的特点 23

5.3 Android系统的结构 24

5.4 手机App设计 26

第六章软硬件模块测试 30

6.1 树莓派与电脑的连接测试 30

6.2 LCD1602显示测试 32

6.3 推送测试 32

结束语 34

致谢 35

参考文献 36

结束语

忙碌了两个多月，我的毕业设计即将告一段落。从最初的设计到最终运行，基本达到了预期的效果。圆满上交了大学生活的最后一份作业。设计过程中出现了多种多样的难题，在老师和同学的的帮助下都顺利解决了。写论文是一个不断学习的过程，从最初的一片迷茫无从下手，到最后从外观到软硬件一步步设计，在实践中学习，我体会到实践对于学习的重要性。只是理论的了解，没有实践考察，对知识的理解是不够深入的。

随着计算机通信和网路技术的发展，社会的生产结构发生着翻天覆地的变化，科技化水平越来越高。人类社会会朝着越来越智能化和信息化的趋势发展，特别是与我们息息相关的衣食住行。智能水杯的诞生正是顺应了这一趋势。这也正是我选择这个课题的理由。

不可否认，本次智能水杯设计方面还存在许多不足和需要改进之处。首先强加给了人们安装手机App的硬性要求，使得在智能化设计方面不够人性化，其次，水杯没有报警功能，这就带来了一些安全隐患，最后就是设计水杯前未做过市场调查，水杯是否满足市场需要仍是未知数。以上缺陷都是在本次设计的基础上需要改进的地方。

总之，通过这次毕业设计，我深刻体会到要做好一件完整的事情，需要有大局观，要有系统的思维模式。对于实际问题，要耐心，运用各种资源去解决。我也深刻的认识到实践的重要性。

参考文献

[1] 孔庆华，穆士华. 单线数字温度传感器在聚乙烯管焊接测温中的应用[J].上海电器技术，2005(02)：37-39.

[2] 晏文靖. 基于DS18B20的温度测量装置[J].科技信息，2009(33)：98-99.

[3] 李晓辉. 温室大棚监测系统的设计与实现[D].北京工业大学，2009.

[4] 李杨，郭培源等. 基于嵌入式技术的居室健康环境监测系统[J].电子技术应用，2014(8)：24-26.

[5] 李彤，邓振杰. 有线通信技术的现状及发展趋势的探讨[J].中国高新技术企业，2007(11)：1.

[6] 李敏，张莉，何光伟. 有线通信与无线通信的优劣对比分析[J].计算机光盘软件与应用，2012(5)：25-26.

[7] 胡源. Android平台上推送服务系统的设计与优化[D].复旦大学，2012.

[8] 康计良. Python语言的可视化编程环境的设计与实现[D].西安电子科技大学，2012.