暖心杯垫

 一、产品简介

一个确保安全的办公室或居家使用的自动加热散热杯垫，在冬天可以通过加热使茶水相对温暖，在夏天通过风扇散热加速茶水的冷却。屏幕自带OLED显示屏、NTC温度传感器和热释电传感器，可以选择自动或手动控制，并实时显示杯垫的温度和状态。产品带有wifi或蓝牙天线。

二、应用场景

办公室或居家使用的加热或散热杯垫，也可以作为DIY的开发板来使用，例如加热的PID控制、热释电温度感应的采集等。

三、产品概述

1. 杯垫使用W801-C400作为主控芯片，该芯片芯片集成XT804处理器，工作频率240MHz，2MB Flash ，288KB RAM，有4路ADC和5路PWM，自带WiFi和蓝牙。

2. 使用0.96寸的OLED屏和3个按键作为人机交互的显示和输入。

3. 杯垫内部有2路测量发热盘温度的NTC传感器。

4. 杯垫侧面安装有红外对射传感器，用于检测杯垫上是否有杯子。

5. 侧面同时安装有热释电传感器，可以用来辅助检测杯子温度。

6. 杯垫底部安装有加热功能的电热丝。

7. 杯垫底部同时安装有散热功能的微型风扇，在杯垫四周内圈有整圈的辅助散热孔。

四、产品参数

1. 使用TypeC接口5V2A供电，直接使用标准的充电插头就可以使用。

2. 杯垫的发热盘使用标准的14.5欧/米的电热丝直接绕制到PCB底层，杯子放置在PCB的另一面。

3. 发热盘分前、中、后三路独立控制供电，每路的电流控制在0.7安以内，避免温度过高，确保安全。

4. 发热盘的前和后都独立安装了NTC温度传感器，实时监测发热盘的温度，避免温度过高。

5. 杯垫底部安装有微型散热风扇，同时在杯垫外壳内圈有一圈对流孔，用于给茶杯加速散热用。

6. OLED显示器的分辨率为128*64，单色，SPI接口。

7. 显示器上方有3个轻触按钮，用于人机交互。

8. 加热和散热都可以工作在自动或手动状态。

9. 内部设定自动控制温度为摄氏50度。

10. 内部设定的自动预警温度是55度，发热盘温度到达预警温度，将自动开启风扇强制散热。

11. 内部设定的危险温度是60度，到达危险温度将强制关闭发热盘电源，并开启风扇散热，同时OLED屏闪烁。

预警温度和危险温度的设置也是确保杯垫的安全其中一个措施。

下面是设计和实物图片

1. PCB的3D图

发热盘的背面

发热盘正面

五、使用说明

A、杯垫功能使用说明

杯垫具有加热和散热功能，可以独立工作，也可以配合工作，屏幕会实时显示杯垫的工作状态和发热盘温度。

1. 屏幕上方有3个按钮，其中左边的按钮是停止按钮，中间的是加热功能选择按钮，右边的是散热功能选择按钮。

2. 杯垫加热可以选择：自动状态、仅仅中间加热、两侧加热、全功率加热、停止加热，共5种状态。

3. 杯垫散热可以选择：自动状态、散热开启、散热停止，共3种状态。

4. 加热和散热独立或配合工作。当加热和散热都选择自动时，发热盘温度到达自动控制的温度(50度)时，将自动开启风扇进行散热。

5. 在自动状态时，如果检测到杯垫有杯子，将会全功率加热杯垫，直到杯垫到达自动控制温度值后才关闭相应侧的电热丝。如果杯垫没有杯子，温度到达自动控制温度后，将会只保留杯垫中间部位的电热丝加热，两侧的电热丝会自动关闭。

6. 考虑杯垫会放在床头，晚上屏幕太亮影响休息，做了延时一段时间自动关闭大部分灯光的功能。

7. 杯垫具有wifi和蓝牙功能，内部天线已安装好，源代码有相应的演示代码，目前尚未深入开发具体应用。

B、项目说明

该杯垫是在厂家给出的demo程序下直接增加OLED 中文显示和杯垫逻辑控制代码做出的。厂家的demo里有比较完善的测试代码，包括wifi、蓝牙、PWM、ADC等等，复制本项目后可以在这基础上开发自己的各类功能测试。供电的TypeC接口同时也是W801芯片的串口数据输入输出接口和固件下载更新接口。

1. 源代码在CDK(C-SKY Development Kit)的环境编译。

2. 下载工具使用厂家给出的Upgrade_Tools_V1.4.18.exe。

3. 原厂的demo程序基本没有做修改，原有的所有功能适当修改端口是可以编译运行的。

4. PCB上已经集成了WiFi和蓝牙天线，经demo程序测试过可以使用。

5. 代码移植了厂家(可能是)给的OLED显示驱动SSD1306为SSD1315，基本没什么改动。

6. 利用MCU有2M flash的优势，移植了16*16点阵的中文软字库集成到系统里，并编写了输出代码。

7. 热释电传感器的温度测量值与环境温度相关性太大，手上没有可以使用的对应数据表，所以只在屏幕做了实时显示当前放大后的热释电输出电压的显示，单位是mV。

8. 杯垫在Free CAD下做了3D外壳设计，可以直接3D打印。

9. 杯垫传感器和人机界面位置图

10.工作界面图

11.焊盘中标记LCxx的焊盘是用于固定电热丝的，我用的是扁丝，用园丝也可以。

 六、备注

暖心杯垫的安装过程的参考可以在抖音搜关键词 "荷塘机电“，上面有整个开发过程的视频。

暖心杯垫的电热丝可以直接在某宝购买 14欧/米 至 15欧/米 的电热丝，大概使用长度是2米，我用的1mm*0.1mm的扁丝，大家也可以用直径0.6以下的电热丝。

附件包含有源码、固件、烧录工具、焊接辅助工具、外壳文件。

整个暖心杯垫的元件成本大概50元。

七、测试视频

1. 杯垫上电过程视频

上电过程会展示暖心杯垫的名称和简易的使用说明。

2. 杯垫菜单视频

视频展示了暖心杯垫的菜单结构和按键操作进入的方法。