基于STM32的智能水杯系统设计与实现

1. 项目概述

作为一名嵌入式开发工程师，最近完成了一个特别有意义的项目——为视障人士设计的智能水杯系统。这个项目源于我的一位视障朋友在使用普通水杯时遇到的诸多不便：无法判断水温、不知道杯中水量、经常找不到水杯位置。基于STM32单片机开发的这套系统，通过多传感器融合和语音交互，完美解决了这些痛点。

系统核心功能包括：

• 实时监测并语音播报水温（通过DS18B20温度传感器）
• 精确测量水量并分级提醒（HX711称重模块）
• 语音控制水杯定位（SU-02T声控模块）
• 定时服药提醒功能
• 自动温控系统（加热/制冷继电器）

特别说明：水位阈值100/200的单位是克(g)，对应约半杯和满杯状态。这个设计考虑了水杯倾倒时的误报问题，实际测试中当倾斜角度超过45度时会自动暂停检测。

2. 硬件系统设计

2.1 核心控制器选型

经过对比STM32F103C6T6和STC89C52两款单片机，最终选择了前者，主要基于三点考量：

1. 性能需求：

   • 需要同时处理语音识别、温度采集、重量测量等多个任务
   • STM32的72MHz主频远超STC89C52的12MHz
   • 内置DMA控制器可减轻CPU负担

2. 外设资源：

   c复制// STM32F103C6T6资源概览
   - 32KB Flash / 10KB SRAM
   - 2个SPI接口（驱动OLED和HX711）
   - 3个USART（语音模块通信）
   - 11个定时器（用于PWM温控和倒计时）
   

3. 开发便利性：

   • 标准库和HAL库生态完善
   • 支持在线调试（SWD接口）
   • 更丰富的中断优先级配置

2.2 传感器模块详解

2.2.1 温度检测方案

采用DS18B20数字温度传感器，相比模拟传感器有以下优势：

• 单总线协议节省IO口
• ±0.5℃的测量精度
• 防水封装可直接浸入液体

典型读取代码示例：

c复制float Read_DS18B20(void) {
    DS18B20_Start();
    DS18B20_WriteByte(0xCC); // 跳过ROM
    DS18B20_WriteByte(0xBE)