2.2 模块介绍

本项目主要包括饮水机智能出水模块、预约制冷、加热模块和手机APP模块。下面分别给出各模块的功能介绍及相关代码。

2.2.1 饮水机智能出水模块

本部分内容包括智能出水模块的功能介绍及相关代码。

1. 功能介绍

本部分的主要功能是检测杯子是否正确放置、测量杯高、装入适量的水（大约为杯子高度的80%），另外，通过蓝牙接收手机APP的指令，从而装入使用者的需求水量，电路如图2-5所示。

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，当感应到水杯后，程序控制直流电机转动，转轴带动丝杆转动，从而带动固定于丝杆平台上的超声波传感器垂直向上移动，一旦检测到与杯子的距离大于10cm，就代表着超声波模块刚好与杯子上沿水平。因为超声波模块的初始位置与杯底的垂直高度差一定，所以可以得到：

杯高=初始垂直高度差+超声波模块垂直移动高度垂直移动高度=超声波模块移动速度*移动时间

当完成杯子高度的测量后，直流电机反转相同的时间使超声波模块复位，杯高测量部分如图2-6所示。

出水部分选用了HC-SR04超声波模块，将其固定于支架顶部用来测量水面高度，小型水泵用于抽水。在出水之前会检查串口是否收到指定水量的指令，若未收到，则最终水面高度为杯子高度的80%；若收到，则根据指令（数据为float类型，含义为杯容量的几分之几）改为指定高度。因为超声波模块到杯子底部的垂直距离一定，所以可以得到：

实时的水面高度=超声波模块到杯底的垂直高度－超声波模块到水面的距离

一旦水面高度到达指定水量对应的水位，就停止出水。至此一次出水过程完成，水面测量部分如图2-7所示。

2. 相关代码

2.2.2 预约制冷、加热模块

本部分内容包括预约制冷、加热模块的功能介绍及相关代码。

1. 功能介绍

本模块主要实现实时上传水温、预约制冷加热功能。每一秒上传一次温度到手机APP，然后实时检测串口是否接收到预约制冷或者加热的指令（指令内容为一段时间，单位为秒（s），表示从此时算起，经过该时间长度后开始加热或者制冷）。制冷指令表示为char类型‘C’，加热指令为char类型‘H’。读取到指令中延迟时间的数值，经过该时间后点亮相应的LED（制冷为红灯，加热为绿灯），表示进入加热或者制冷状态，当达到要求的温度后，相应的LED熄灭，表示加热或者制冷完成。元件包括HC-05温度模块、DS18B20温度测量模块、Arduino开发板和导线若干，电路如图2-8所示。

2. 相关代码

2.2.3 手机APP模块

本部分内容包括手机APP模块的功能介绍、开发方式及相关代码。

1. 功能介绍

手机APP的主要功能是实时显示水温和发送预约制冷、加热的指令，数据传输由蓝牙完成，操作界面如图2-9所示。启动APP后，点击配对蓝牙，调出手机蓝牙配对界面，选择要配对的蓝牙设备。点击已配对蓝牙列表，选择要连接的蓝牙设备。此时，标签文本会显示为实时的水温。点击预约制冷按钮后，会发送一段字符：‘C’+输入框字符（输入框规定字符为正整数，含义为时间，单位为秒（s）），点击预约加热按钮后；会发送一段字符：‘H’+输入框字符（输入框规定字符为正整数，含义为时间，单位为秒（s））；点击取水量按钮，会发送一段字符：‘Q’+输入框字符（输入框规定字符为0～1的小数，含义为杯高的倍数）。

2. 开发方式

APP Inventor组件设计界面如图2-10所示，左侧是各种组件，中间为APP操作界面。首先要创建一个项目，可以有多个屏幕。设计外观和功能时，只需把组件拖到该区域。左侧区域是本项目所用到的各种组件，单击组件可以进行参数设置，例如外观、背景等。

APP Inventor逻辑设计界面如图2-11所示，左侧是封装好可以调用的各种逻辑块，以积木的形式设计。每个组件有十几甚至几十种逻辑块可调用。本项目采用了蓝牙块，命名为蓝牙客户端1，蓝牙客户端可调用逻辑块表（原本共有几十个）如图2-12所示。在进行逻辑设计时，需要把各组件以正确的逻辑拼接在一起完成程序，最后打包成apk在手机上下载使用，完整项目逻辑设计如图2-13所示。

3. 相关代码