多功能奶瓶测温装置的设计

陈春茂 李杰 余小雪

摘 要：随着社会的高速发展以及人们生活水平的提高，越来越多的新生婴儿父母对婴幼儿哺乳问题愈加重视，然而对于奶瓶内液体温度的控制，是困扰新手爸妈的首要问题。设计一种多功能奶瓶测温装置便显得尤为重要。多功能奶瓶测温装置是一种基于STC89C52RC单片机的多功能奶瓶测温装置。通过MLX90614红外非接触测温模块实时检测瓶内液体的温度并传送到单片机处理，由显示组件实时显示以及在达到可饮用温度值时进行提示。具有良好的实用性，更为人性化的便于生活使用。

关键词：奶瓶；非接触测温；单片机；MLX90614

随着经济的高速增长以及人们生活水平的提高，新生婴儿家长对婴幼儿哺乳问题越来越重视，婴幼儿每天均需使用奶瓶，然而对于奶瓶内液体温度的控制，是困扰新手爸妈的首要问题。

婴幼儿适宜引用的奶液温度38℃～40℃，奶液温度过高，容易引起婴幼儿的烫伤，奶温过低，则会影响婴儿肠道的蠕动功能，出现腹泻、消化不良等情况。新生婴儿父母一般将兑好的奶液滴在手腕感受或大人先饮用尝试，或者直接用温度计测量的方式来控制奶液温度。上述方式，不仅使用不便捷，而且存在卫生问题。

1 功能分析

根据多功能奶瓶测温装置的实际使用需求分析，此装置应该能实现以下功能：

1）能够实时精确监测奶瓶内奶液的温度，达到设定模式的可饮用温度时，通过LED灯和语音播报提示；

2）多功能奶瓶测温装置具有冬、夏两个模式，每个模式的奶液可饮用温度区间值不同，夏季适当低于冬季。且可以通过按钮自由切换冬、夏模式；

3）多功能奶瓶测温装置内置锂电池以及相应的充电模块；

4）哺乳期的婴幼儿，在夜间，经常需要哺乳、换尿布、喝水等照料，为了方便宝妈们照顾宝宝，故顺手的照明装置必不可少。因此应具备照明功能；

5）通常宝宝们在父母兑奶液时哭闹不停，父母又无暇顾及，因此多功能奶瓶测温装置还应具备音乐播放模块，装置内自带轻音乐和儿歌，以便吸引宝宝的注意力。

综上所述，该装置应该包括系统控制模块、测温模块、感光模块、提示模块、音乐播放模块、照明模块、显示组件和电源供电模块。经过设计验证其产品结构图如图1所示。

2 主要模块设计

控制模块，由STC89C52RC单片机为主设计的最小系统组成。单片机具有技术成熟、软件编写简单以及生产成本低等特点，利于产品的调试以及批量化生产。控制模块的主要作用是读取并处理测温模块读取的温度信息，并且通过处理在显示组件上进行显示，同时，比较实时温度值和系统预设温度值，当实时温度值处于系统预设温度值时，控制提示模式发出提示语音和灯光。

测温模块，MLX90614 是一款红外非接触测温模块。TO-39金属封装里同时集成了红外感应热电堆探测器芯片和信号处理专用集成芯片。作为标准，配置为10位的PWM输出格式用于连续传送温度范围为-20～120℃的物体温度，其分辨率为0.14℃。POR默认模式是SMBus输出格式。因此测温模块采用MLX90614红外非接触测温模块，相比于其测温方式，其具有测温快速、精准以及不用接触等特点。其数据采集之后经过单片机处理显示，稳定性高。

音乐播放模块，设有存储有轻音乐或者儿歌的存储模块以及播放音乐的扬声器模块。具有了音乐播放功能，这是一个非常实用的功能。一方面可以缓解哭闹情况，促进孩子睡眠，另一方面还可以当做玩具给婴儿玩耍。能够与测温很好的结合，在测温模块确定奶液温度达到适宜饮用的38℃～40℃时，取下奶瓶，同时打开音乐播放，此时，音乐可吸引婴儿的注意，不容易对喂奶产生抵触。而且，长期保持上述操作，婴儿能够产生条件发射，在每次音樂响起时，婴儿均会产生想喝奶的反应，有利于婴儿形成规律的饮食习惯。

电源模块，通过供电电路分别与测温模块、提示模块、控制模块、音乐播放模块以及照明模块电连接。电源模块为可充电锂电池，锂电池通过供电电路，转换成不同的电压，分别为测温模块、提示模块、控制模块、音乐播放模块以及照明模块供电。控制模块设有能够控制电源断开和关闭电源开关按键。锂电池电连接有MIRO-USB充电电路，能够在充电的同时对电池进行保护。

照明模块，由于处于哺乳期的婴儿，在夜间，经常需要哺乳、换尿布、喝水等照料，为了便于照料，需要一定程度的照明。为了解决上述问题，多功能奶瓶测温装置设置了照明模块，照明模块为低能耗，低亮度的小夜灯。

3 温度修正

红外温度检测模块测量的测量值送到单片机系统，再通过温度补偿模块校正温度值通过单片机模块送到数码管显示模块实时显示温度值。

和一个附加的片上温度传感器用来测量芯片的温度，测量两个传感器的输出后，对应的计算出环境温度和物体温度来得以修正温度。

4 结论

多功能奶瓶测温装置能够实时监测，并通过数码管实时精确显示和语音播报奶瓶内液体的精确温度。多功能奶瓶测温装置，能够实现测温提醒、音乐播放以及照明功能，具有良好的实用性。更告别了传统的触摸模式、安全可靠、无异味、不易破损且主要运用于用户在使用过程中可以方便准确的知道奶液的温度，更放心的将奶液给宝宝喝。

参考文献：

[1] MLX90614 DataSheet[Z].Melexis Corporation，2007.

[2] 郭天祥.51单片机C语言教程[M].北京：电子工业出版社，2009：45-130.

[3] 谢理训.基于单片机的智能奶瓶温度监控系统设计[J].电子世界，2016，15：90-92.