多功能奶瓶測溫裝置的設計

陳春茂 李杰 余小雪

摘 要：隨著社會的高速發(fā)展以及人們生活水平的提高，越來越多的新生嬰兒父母對嬰幼兒哺乳問題愈加重視，然而對于奶瓶內液體溫度的控制，是困擾新手爸媽的首要問題。設計一種多功能奶瓶測溫裝置便顯得尤為重要。多功能奶瓶測溫裝置是一種基于STC89C52RC單片機的多功能奶瓶測溫裝置。通過MLX90614紅外非接觸測溫模塊實時檢測瓶內液體的溫度并傳送到單片機處理，由顯示組件實時顯示以及在達到可飲用溫度值時進行提示。具有良好的實用性，更為人性化的便于生活使用。

關鍵詞：奶瓶；非接觸測溫；單片機；MLX90614

隨著經濟的高速增長以及人們生活水平的提高，新生嬰兒家長對嬰幼兒哺乳問題越來越重視，嬰幼兒每天均需使用奶瓶，然而對于奶瓶內液體溫度的控制，是困擾新手爸媽的首要問題。

嬰幼兒適宜引用的奶液溫度38℃～40℃，奶液溫度過高，容易引起嬰幼兒的燙傷，奶溫過低，則會影響嬰兒腸道的蠕動功能，出現(xiàn)腹瀉、消化不良等情況。新生嬰兒父母一般將兌好的奶液滴在手腕感受或大人先飲用嘗試，或者直接用溫度計測量的方式來控制奶液溫度。上述方式，不僅使用不便捷，而且存在衛(wèi)生問題。

1 功能分析

根據多功能奶瓶測溫裝置的實際使用需求分析，此裝置應該能實現(xiàn)以下功能：

1）能夠實時精確監(jiān)測奶瓶內奶液的溫度，達到設定模式的可飲用溫度時，通過LED燈和語音播報提示；

2）多功能奶瓶測溫裝置具有冬、夏兩個模式，每個模式的奶液可飲用溫度區(qū)間值不同，夏季適當低于冬季。且可以通過按鈕自由切換冬、夏模式；

3）多功能奶瓶測溫裝置內置鋰電池以及相應的充電模塊；

4）哺乳期的嬰幼兒，在夜間，經常需要哺乳、換尿布、喝水等照料，為了方便寶媽們照顧寶寶，故順手的照明裝置必不可少。因此應具備照明功能；

5）通常寶寶們在父母兌奶液時哭鬧不停，父母又無暇顧及，因此多功能奶瓶測溫裝置還應具備音樂播放模塊，裝置內自帶輕音樂和兒歌，以便吸引寶寶的注意力。

綜上所述，該裝置應該包括系統(tǒng)控制模塊、測溫模塊、感光模塊、提示模塊、音樂播放模塊、照明模塊、顯示組件和電源供電模塊。經過設計驗證其產品結構圖如圖1所示。

2 主要模塊設計

控制模塊，由STC89C52RC單片機為主設計的最小系統(tǒng)組成。單片機具有技術成熟、軟件編寫簡單以及生產成本低等特點，利于產品的調試以及批量化生產?？刂颇K的主要作用是讀取并處理測溫模塊讀取的溫度信息，并且通過處理在顯示組件上進行顯示，同時，比較實時溫度值和系統(tǒng)預設溫度值，當實時溫度值處于系統(tǒng)預設溫度值時，控制提示模式發(fā)出提示語音和燈光。

測溫模塊，MLX90614 是一款紅外非接觸測溫模塊。TO-39金屬封裝里同時集成了紅外感應熱電堆探測器芯片和信號處理專用集成芯片。作為標準，配置為10位的PWM輸出格式用于連續(xù)傳送溫度范圍為-20～120℃的物體溫度，其分辨率為0.14℃。POR默認模式是SMBus輸出格式。因此測溫模塊采用MLX90614紅外非接觸測溫模塊，相比于其測溫方式，其具有測溫快速、精準以及不用接觸等特點。其數據采集之后經過單片機處理顯示，穩(wěn)定性高。

音樂播放模塊，設有存儲有輕音樂或者兒歌的存儲模塊以及播放音樂的揚聲器模塊。具有了音樂播放功能，這是一個非常實用的功能。一方面可以緩解哭鬧情況，促進孩子睡眠，另一方面還可以當做玩具給嬰兒玩耍。能夠與測溫很好的結合，在測溫模塊確定奶液溫度達到適宜飲用的38℃～40℃時，取下奶瓶，同時打開音樂播放，此時，音樂可吸引嬰兒的注意，不容易對喂奶產生抵觸。而且，長期保持上述操作，嬰兒能夠產生條件發(fā)射，在每次音樂響起時，嬰兒均會產生想喝奶的反應，有利于嬰兒形成規(guī)律的飲食習慣。

電源模塊，通過供電電路分別與測溫模塊、提示模塊、控制模塊、音樂播放模塊以及照明模塊電連接。電源模塊為可充電鋰電池，鋰電池通過供電電路，轉換成不同的電壓，分別為測溫模塊、提示模塊、控制模塊、音樂播放模塊以及照明模塊供電?？刂颇K設有能夠控制電源斷開和關閉電源開關按鍵。鋰電池電連接有MIRO-USB充電電路，能夠在充電的同時對電池進行保護。

照明模塊，由于處于哺乳期的嬰兒，在夜間，經常需要哺乳、換尿布、喝水等照料，為了便于照料，需要一定程度的照明。為了解決上述問題，多功能奶瓶測溫裝置設置了照明模塊，照明模塊為低能耗，低亮度的小夜燈。

3 溫度修正

紅外溫度檢測模塊測量的測量值送到單片機系統(tǒng)，再通過溫度補償模塊校正溫度值通過單片機模塊送到數碼管顯示模塊實時顯示溫度值。

和一個附加的片上溫度傳感器用來測量芯片的溫度，測量兩個傳感器的輸出后，對應的計算出環(huán)境溫度和物體溫度來得以修正溫度。

4 結論

多功能奶瓶測溫裝置能夠實時監(jiān)測，并通過數碼管實時精確顯示和語音播報奶瓶內液體的精確溫度。多功能奶瓶測溫裝置，能夠實現(xiàn)測溫提醒、音樂播放以及照明功能，具有良好的實用性。更告別了傳統(tǒng)的觸摸模式、安全可靠、無異味、不易破損且主要運用于用戶在使用過程中可以方便準確的知道奶液的溫度，更放心的將奶液給寶寶喝。

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