基于单片机的智能垃圾桶设计

摘要最近几年随着当前我国的经济不断发展当前我国的城市化越来越高也随着城市化的增加使得当前人们的生活垃圾也越来越多。垃圾桶作为人们生活中的较为常见的一种环卫工具当前正在随着垃圾分类的垃圾智能分类的到来越来越多的垃圾桶分类也在不断被设计出来。智能分类垃圾桶的设计在一定程度上可以减轻环卫工人的工作量及其环卫工作管理需要花费的财力和物力智能垃圾桶的设计对系统的管理和对其专业的要求较高。此次设计针对当前设计的垃圾桶规模大成本高进行改进设计实用且成本较低的垃圾桶。此次设计的垃圾桶采用STC89C52单片机作为此次设计的主控芯片然后配合红外对射管对垃圾桶量的检测当监测到垃圾桶满红色指示灯点亮反之绿色指示灯点亮监测到垃圾桶垃圾装满时及时将垃圾桶的信息传输到环卫管理工作人员的手机上用户可以通过语音对各种垃圾进行识别并打开对应的垃圾桶盖子。此次设计通过对实物的硬件和软件进行设计最终对实现的功能和性能进行测试使其可以具有较高的稳定性和可靠性。关键词:垃圾桶声光报警蓝牙模块容量监测语音识别Intelligent garbage can based on SCMAbstract:In recent years, along with the current economic development, the current urbanization of China is becoming more and more high, also with the increase of urbanization, making the current peoples living garbage more and more. Trash can is a common sanitation tool in peoples life. With the coming of intelligent garbage classification, more and more garbage can classification is also being designed. The design of intelligent classification trash can can reduce the workload of sanitation workers and the financial and material resources needed for sanitation management to a certain extent. The design of intelligent trash can has high requirements for system management and its profession. This design is aimed at the current design of the trash can large scale, high cost to improve the design of practical and low cost trash can.The trash can use STC89C52 microcontroller as the design of the design of main control chip, and then cooperate with infrared correlation tube for detecting the amount of trash, when the monitoring to the trash can is full, the red indicator light, whereas the green light is lit, monitoring to trash can full of garbage, to transmit a bin of information in a timely manner to the sanitation management staff on the phone, Users can identify various kinds of garbage by voice and open the lid of the corresponding trash can. This design through the physical hardware and software design, the final function and performance of the implementation of the test, so that it can have a high stability and reliability.Key words:trash can; Sound and light alarm; Bluetooth module; Capacity monitoring; Speech recognition目 录第1章 绪论1.1 选题背景及实际意义1.2 国内外研究现状1.3 本论文研究目标与框架第2章 系统设计方案2.1 整体设计方案2.2 主要元器件选择2.2.1 主控芯片选择2.2.2 电机模块方案选择2.1.3 按键模块方案选择第3章 硬件设计3.1 单片机最小系统3.1.1主控模块电路3.1.2 晶振电路3.1.3 复位电路3.1.4 电源电路3.1.5下载电路3.2 红外对管模块电路3.3 红外避障模块电路3.4 舵机模块电路3.5 独立按键模块电路3.6光报警电路设计第4章 系统程序设计4.1 编程软件介绍4.2 系统主流程设计4.3 独立按键4.4 舵机模块子流通第5章仿真测试5.1 整体仿真测试5.2 上机运行仿真测试5.3 垃圾桶状态仿真测试结论参考文献致谢附录附录1原理图附录2PCB附录3主程序第1章 绪论选题背景及实际意义当前随着我国经济的不断发展人们的生活水平大幅度提高人们对资源的大量消耗也导致我给国当前城市生活中的垃圾也不断增加当前我国对垃圾的可回收利用和持续发展重视程度越来越高。对当前垃圾的处理是每个人的责任。处理好垃圾问题不仅仅造福我们自己也会造福我们的后代。中国作为世界第一大国对垃圾处理的结果好坏对我国及其全球都具有较大的影响。当前对垃圾的处理只有我们每个人都从自己做起才能从源头解决这个问题。垃圾桶作为当前人们生活必不可少的生活用户产品也作为当前关注度较高的一种工具。垃圾桶从之前的简易的垃圾桶最开始就是一些在户外进行使用的垃圾桶然后进步到一些较为简易的垃圾桶后来发展的一些脚踏垃圾桶到当前的一些可进行分类的垃圾桶通过垃圾桶的不断改进从中也可以看出当前我国社会在不断进步也是人类文明的一种象征。最开始的垃圾桶主要在垃圾桶的外观上进行设计虽然造型较多但是这些垃圾桶的功能较为简单只是用来盛放用户丢弃的物品对垃圾的识别率较低。且传统的垃圾桶需要环卫工人定时进行检测然后对其进行搬运但是对垃圾桶的具体量不好把控不但会造成垃圾运输不及时垃圾桶满的没有及时运送而对垃圾桶没满的进行处理垃圾桶垃圾较多没有及时进行处理使得垃圾桶周围经常出现刺鼻气体及其较多的蚊虫。且进行垃圾处理的过程也较为复杂。此次设计为了解决当前垃圾桶处理速度低设计一款成本低可进行垃圾分类及其及时将垃圾桶的消息发送到管理员手机中智能垃圾桶。使得垃圾可以回收利用处理及时提高人们的生活环境。国内外研究现状当前国内的垃圾桶和国外的垃圾桶技术相比较国内的垃圾桶智能化程度较低且垃圾桶的发展和国家的经济及其国家当前的发展水平及其当前人们的素质等有很大的关系。当前我国设计的垃圾桶虽然价格较为低廉操控较为简单但是存在质量较差很容易被损毁且功能较为单一等缺点虽然当前也存在一些较为智能的垃圾桶如采用人体红外设计的垃圾桶通过采用红外对管或者采用超声波检测是否有人检测到有人垃圾桶自动打开垃圾桶盖等到用户放完垃圾桶后会自动关闭垃圾桶通过这种方式设计的垃圾桶可以解决当前人为打开垃圾桶或者脚踩式打开垃圾桶带来的麻烦可以减少人们触碰到垃圾、减少细菌的感染这种垃圾桶也是当前使用较多的一款垃圾桶一经发现就被广泛进行使用。到2006年的时候在美国设计了一款太阳能垃圾桶采用太阳能设计的垃圾桶或者一些作为商业使用的垃圾桶。太阳能表面采用太阳能板进行设计然后将检测的太阳能转换为电能进行存储在因与天或者在夜晚时给系统进行供电并且将太阳能点亮路灯作为夜晚的路灯使用或者垃圾桶的外面贴放一些广告牌作为城市的宣传栏使用。我国当前也设计了使用太阳那作为动能然后对垃圾进行自动压缩处理减少垃圾的体积。如我国的汇丰设计的垃圾桶可以将当前的垃圾桶进行压缩使得垃圾可以减少到原来的1/8这款太阳能垃圾桶在没有用户仍垃圾的区间其具有较好的封闭性使得垃圾向周围发散的气味较小但是这种设计主要利用在太阳光较为充足的地方。商业广告垃圾桶采用垃圾桶作为广告栏采用这种垃圾桶虽然可以对商业的推广起到一定的作用也会当前的经济起到一定的促进作用也可以给行人提供热点或者充电口但是这种设计其布线较为麻烦其推广度较小只适宜用在一些商业中。1.3 本论文研究目标与框架此次设计一款结构较为简单可以自动控制垃圾桶盖的开关可以检测垃圾桶是否装满当检测到垃圾桶装满的情况时垃圾桶的指示灯变红且及时通过短信发送给环卫工人进行处理减少环卫工人定期进行检测但是效率低的问题用户可以语音控制不同垃圾桶盖的打开。此次设计主要实现以下功能。1、通过红外避障管检测垃圾桶前是否有人2、通过红外对射管检测垃圾桶是否装满3、通过舵机模拟垃圾桶盖的打开和关闭4、当检测到有人且垃圾桶没满则自动打开垃圾桶盖3秒后自动关闭。如果垃圾桶已满则不打开且声光报警3次。5、可通过按键手动打开垃圾桶盖3秒后自动关闭此次设计框架结构第一章绪论针对此次设计的垃圾桶对当前垃圾桶的研究背景及其意义进行了解对当前垃圾桶的背景和研究意义进行了解分析当前国内和国外研究现状进行分析得出此次设计需要实现的功能。第二章系统方案设计根据第一章对此次系统功能的设计然后进行主要器件的选型最后根据此次选择的主要器件对此次功能的系统框图进行绘制。第三章硬件电路根据第二章方案设计进行此次设计原理图的绘制然后对主要模块在此次设计中的功能及其工作原理进行详细介绍。第四章软件设计通过KEIL5进行程序的撰写然后对此次设计的程序进行流程图的绘制。第五章仿真测试对此次设计的系统进行仿真然后对代码进行综合调试增加系统设计的可行性使得最终得此次设计的需求。第六章实物测试对此次设计的实物进行焊接然后对实物和代码进行综合调试使得最终得此次设计的需求。第2章 系统设计方案2.1 整体设计方案本设计以单片机为核心控制器加上其他模块一起组成此次设计的整个系统其中包括中控部分、输入部分和输出部分。中控部分采用了单片机控制器其主要作用是获取输入部分的数据经过内部处理逻辑判断最终控制输出部分。输入由四部分组成第一部分是红外避障检测模块通过该模块检测当前是否有人第二部分是红外对射管检测模块通过该模块检测垃圾桶是否装满第三部分是按键模块通过该模块可以控制垃圾桶盖子的打开第四部分是供电模块通过该模块可给整个系统进行供电。输出由两部分组成第一部分是舵机模块通过该模块控制垃圾桶盖的打开或者关闭第二部分是报警模块检测到垃圾桶满检测到有人进行声光报警提醒。具体系统框图如图3.1所示。图3.1 系统框图2.2 主要元器件选择2.2.1 主控芯片选择方案一HC32L136单片机这是出自上海的华大半导体公司最近几年研发的是一款32位单片机和STM32对比在功能上和STM32单片机很相似但是这款单片机有较低的功耗。方案二STC89C52单片机是市面上一款常见的8位单片机应用领域广阔广泛运用于小家电电子产品等。分析方案一用华大的HC32L136处理速度相对STC89C52单片机要快并且内存要比STC89C52单片机大很多但该芯片参考资料不全代码编写相对较难并且价格上比STC89C52单片机贵很多。分析方案二用STC89C52为主控芯片该芯片经过长期的技术积累和用户反馈的积累参考资料和芯片的稳定性都要比华大的单片机要好最主要的是考虑到成本问题STC89C52单片机要比华大的单片机价格优惠很多因此选用STC89C52为主控芯片。2.2.2 电机模块方案选择方案一采用步进作为此次设计的电机驱动方式使用步进电机可以通过单片机产生不同的PWM脉冲控制步进电机转动的角度实现用户的不同需求且控制方式较为简单。方案二使用舵机作为此次设计的电机驱动方式使用舵机也可以实现不同角度进行控制且使用舵机进行控制速度较快。虽然使用步进电机和舵机都可以实现此次设计但是使用步进电机进行控制其驱动能力小且转速也较慢使用舵机进行控制其控制速度较快因此选择方案二。2.1.3按键模块方案选择常见的键盘种类有两种:独立式键盘和矩阵式键盘。方案1独立式键盘的结构简单但占用的资源多独立式键盘的特点是每个按键单独占用一根10口线每个按键的。不会影响其它I0口线的状态。其中上拉电阻保证了按键在断开时I/0口线有高电平。方案2矩阵式键盘的结构相对复杂但占用的资源较少。矩阵式键盘是由行线和列线组成的按键位于行、列的交叉点上若没有按键按下行线处于高电平状态列线处于低电平状态;若有按键按下按键所在的行线和列线导通此时的行线电平由与该行线相连的列线电平来决定。因此当单片机应用系统中只需少数几个功能键时可以采用独立式键盘结构;当需要较多按键时则可以采用矩阵式键盘结构。此次设计采用的按键较少采用独立按键作为此次设计的按键选择模块。附录附录1原理图附录2PCB附录3主程序/**********************************包含头文件**********************************/#include main.h#include key.h#include servo.h/**********************************变量定义**********************************/uchar key_num 0; //按键扫描标志位uint time_num 0; //10ms计时变量bit flag_remind 0; //是否提醒过标志位uchar alarm_count 0; //报警计数bit flag_open 0; //本次人体检测是否处理过extern uint motor_duoji_pwm; //舵机pwm值extern bit flag_timer_begin; //计时开始标志位extern bit flag_3s; //定时10s完成标志位/**********************************函数声明**********************************/void Delay_function(uint x); //延时函数(ms)void Key_function(void); //按键函数void Manage_function(void); //处理函数/*********** 主函数*****/void main(){Time0_Init(); //定时器0初使化Delay_function(50); //延时50mswhile(1){Key_function(); //按键函数Manage_function(); //处理函数Delay_function(10); //延时10mstime_num; //计时变量1if(time_num 5000){time_num 0;}}}/*********** 延时 x ms函数*****/void Delay_function(uint x){uint m,n;for(mx;m0;m--)for(n110;n0;n--);}/***********按键函数*****/void Key_function(void){key_num Chiclet_Keyboard_Scan(0); //按键扫描if(key_num ! 0) //有按键按下垃圾没满开盖{if(motor_duoji_pwm 5 CHECK_F 0){motor_duoji_pwm 10;flag_remind 0;}else if(CHECK_F 1){alarm_count 6;}}}/***********处理函数*****/void Manage_function(void){if(CHECK_H 0 motor_duoji_pwm 5) //检测到人且垃圾桶是关闭的{if(flag_open 0){flag_open 1;if(CHECK_F 0) //垃圾未满开盖{motor_duoji_pwm 10;flag_remind 0;}else //垃圾已满报警三次{if(flag_remind 0){flag_remind 1;alarm_count 6;}}}}else{flag_open 0;flag_remind 0;} //没有检测到人开启定时器关闭if(CHECK_H 1 motor_duoji_pwm 10)flag_timer_begin 1;elseflag_timer_begin 0;if(flag_3s 1) //三秒到达关盖{flag_timer_begin 0;motor_duoji_pwm 5;}if(alarm_count 0){if(time_num % 20 0){LED ~LED;BEEP ~BEEP;alarm_count--;}}else{LED 1;BEEP 1;}}以上为部分内容节选如您需要获取完整版欢迎随时联系我们