2.1 功能及总体设计

本项目实现了自动把杯子装满水或者指定水量、预约制冷、预约加热的功能，由绿色LED和黄色LED分别作为指示灯，并且实时显示水温数据。

要实现上述功能需将作品分成五部分进行设计，即水杯感应部分、杯高测量部分、出水部分、制冷加热部分和手机控制部分。水杯感应部分选用简单且精度高的LM386压力感应模块，将其固定在底座上，用来实时监测水杯是否放置或者被中途拿走；杯高测量部分由超声波传感器HC-SR04、直流电机和丝杆套装组成，程序控制直流电机转动，转轴带动丝杆转动，从而带动超声波传感器垂直上下移动；出水部分选用HC-SR04超声波模块，固定在支架顶部用来测量水面高度，以上三部分均由Arduino开发板控制；手机控制部分开发了APP；制冷加热部分使用DS18B20温度传感器和两个LED，由手机和Arduino开发板共同控制。

1. 整体框架图

整体框架如图2-1所示。

2. 系统流程图

系统包括两个独立的流程，取水流程如图2-2所示，制冷加热流程如图2-3所示。

当压力感应模块检测到杯子后，开始测量高度，直流电机带动固定于丝杆平台的超声波模块上下垂直移动，检测杯子上沿位置，计算出高度。然后检测蓝牙串口是否有指定水量的数据（数据为float类型，含义为杯容量的几分之几），若有则改变制定出水量，若没有则不用改，采用设定好的值。出水时位于顶部的超声波模块不断测量到水面的距离，检测是否达到指定水量。

测温模块实时把水温数据通过蓝牙传输到手机端，同时也不断检测蓝牙是否收到预约制冷、加热的指令，若收到则达到指定时间后点亮相应的LED（红灯为加热状态，绿灯为制冷状态），然后不断检测水温是否达到指定温度。当制冷完成，相应的LED熄灭；加热完成后相应的LED熄灭。

3. 总电路图

总电路如图2-4所示，引脚连接如表2-1所示（补充：直流电机1正负极连接直流电机驱动模块的OUT1、OUT2接口；水泵正负极连接继电器的COM、NC接口）。电路图左边从上到下依次为HC-05蓝牙模块、HX711压力感应模块、继电器、DS18B20温度测量模块；上方为HC-SR04超声波测距模块1和超声波测距模块2；右边为直流电机驱动模块和直流电机1，直流电机用于带动丝杆转动；下方为水泵的直流电机2；图中左侧LED用来显示加热状态，图中右侧LED用来显示制冷状态。