智能垃圾桶设计方案

单片机原理与接口技术课程设计题目：智能垃圾桶院系：工学院电气与电子工程系专业：自动化班级：自动化1502姓名：姜宇鹏学号：201502022010指导教师：朱璐瑛烟台南山学院教务处二〇一七年九月烟台南山学院单片机原理与接口技术课程设计第I页智能垃圾桶摘要垃圾桶作为人类生活中的必需品，伴随着人类走过了每一个时代。随着生活水平的提高，人们对生活品质更为关注，触发智能垃圾桶应运而生。ⅠⅠ本作品主要由HT46F49E芯片控制中心模块，信号检测电路模块、控制电路模块与语音电路模块四部份组成，是集机、光、音、电于一体的科技新产品。作品通过信号检测电路模块检测到探测范围内有人进入或者其他检测信号时，经过芯片控制中心模块的分析处理后启动控制电路模块做出相开盖、关盖等应动作，语音电路模块也随之启动并播放设定的语音，在增添气氛的同时也提醒人们要保护环境。若在设定时间内无人进入探测范围内或探测范围内无信号触发时，开始启用HT46F49E芯片特有的休眠功能，自动的将除HN911以外的电路电源关闭，之后单片机进入休眠，从而大大减少能源的浪费，做到了节能环保。休眠过程中若有人走进探测范围内，又通过HT46F49E芯片部分将单片机唤醒，并将以前关闭电源的电路重新通电进入正常工作状态。关键词智能垃圾桶HT46F49E芯片单片机触发烟台南山学院单片机原理与接口技术课程设计目录第1章绪论........................................................................................错误!未定义书签。1.1项目的设计背景以及意义..................................................错误!未定义书签。1.2设计目的.........................................................................................错误!未定义书签。1.3设计内容及要求...........................................................................错误!未定义书签。1.3.1设计内容...........................................................................错误!未定义书签。1.3.2要求....................................................................................错误!未定义书签。第2章设计方案比较.......................................................................................................3第3章硬件电路设计.......................................................................................................5第4章软件设计.............................................................................................................11第5章系统调试.............................................................................................................13结论........................................................................................................错误!未定义书签。致谢........................................................................................................错误!未定义书签。参考文献................................................................................................错误!未定义书签。附录……………………………………………………………………………………16烟台南山学院单片机原理与接口技术课程设计第1页第1章绪论1.1项目设计背景及意义目前市面上销售的带盖垃圾桶，开盖时均需采用手动或脚踩方式实现，这种开盖方式主要的缺点是给使用者带来既不卫生又不方便。在一些公共场合，虽然到处都有垃圾桶，但由于陈旧无新意，许多垃圾仍然没有丢进桶内，导致遍地狼藉、臭气冲天，严重污染环境……这种卫生、自动、耗能低、有趣的新型智能垃圾桶是人类进入小康社会取代传统垃圾桶的更新换代产品。本项目所采用的技术在国际上受到广泛关注，技术成熟稳定，经济效益明显，社会效益突出。这种卫生、自动、耗能低、有趣的新型智能垃圾桶是人类进入小康社会取代传统垃圾桶的更新换代产品。1.2设计目的为了彻底解决了传统垃圾桶对使用者存在卫生感染的隐患，能有效杜绝各种传染性疾病通过垃圾进行传播，本项目致力于设计出一种通过检测并自动打开垃圾桶盖的一种智能系统。当人的手或物体接近投物口(应感窗)约1米时,垃圾桶盖便会自动开启,等垃圾投入完毕，在设定时间内垃圾桶盖又会自动关闭，人、物不需接触垃圾桶，在长时间不使用的情况下会自动进入休眠模式以便节能。使用的过程中，垃圾桶会根据不同的情况播放不同的语音。这种卫生、自动、耗能低、有趣的新型智能垃圾桶是人类进入小康社会取代传统垃圾桶的更新换代产品。1.3设计内容及要求1.3.1设计内容本作品节能环保，干净卫生，具有一定的娱乐性，运用广泛，可适用于各种中高级办公楼等公共场合，其原理也可运用至其他领域，如防盗作用等，具有很强的市场竞争力。作品采用了HT46F49E作为主控单片机，以红外传感器、震动传感器、语音芯片烟台南山学院单片机原理与接口技术课程设计第2页为主要模块，主要特点如下：（1）节能环保。本作品有休眠唤醒功能，在长时间没有人来投垃圾，单片机自动的将除红外感应以外的电路电源关闭，之后单片机进入休眠，从而大大减少能源的浪费；而且通过语音提示让投垃圾者将垃圾分类投放，做到了节能环保。当有人来时，又通过该电路部分将单片机唤醒，单片机将以前关闭电源的电路从新通电进入正常工作状态。（2）干净卫生。智能垃圾桶顺应了现代社会的追求，突破了传统带盖垃圾桶用手或脚开盖的思维屏障，感应开、关桶盖让人们在丢时少了份担心，减少了生活中各种病菌交叉感染的机率。同时具有良好的密封性好，无垃圾异味溢出，确保四週空气清新。（3）娱乐性。本作品的语音系统会根据不同情况发出一些幽默诙谐的话语，娱乐大众的同时也吸引人们有意识地将垃圾丢进桶内，更能吸引小孩去捡垃圾往里丢，从而使人们养成不乱扔垃圾的好习惯，让我们周围的环境更加美丽。（4）运用广泛。本作品可有多种色彩、多种容量、多种材料选择，提升了公共场合及居家档次，满足了人们崇尚人性和时尚，不断塑造个性和魅力的生活品味；是办公、家用、公用、会议、医疗等使用的理想选择。1.3.2要求（1）当有人投放垃圾时，垃圾桶打开，持续一段时间自动关闭；（2）当桶内垃圾过多时，不再开启垃圾桶，此时垃圾桶上红色指示灯亮；垃圾未满时，绿色指示灯亮；（3）垃圾桶控制系统的电源有太阳能电池提供，若遇到太阳能电池电量不足时，能够利用自带的5V备用直流电源供电。烟台南山学院单片机原理与接口技术课程设计第3页第2章设计方案比较智能垃圾桶整体架构如图2.1所示：图2.1作品系统架构图程序分为3大块：主程序为等待延时、定时中断，热释红外传感器中断。工作原理：当人走到热释红外传感器的探测范围内，传感器热释电元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，经过hn911内部电路处理将此信号转换成电平变换，当检测到人时向单片机提供了一个低电平（下降沿），将此信号作为一个外部中断信号（在设计此方案的时候，我们还想到检测的时候运用图像处理法，他的优点就能够容易区分垃圾种类和准确是否是人，但其缺点是处理信息大，受到环境影响大，所以放弃）；震动传感器是将垃圾桶的震动（被物体撞击）或者重量变化转变成电平信号，通过I/O口单片机可以查询到此信号；当PT2262/2272是一对带地址、数据编码功能的红外遥控发射/接收芯片，其中发射芯片PT2262-IR将载波振荡器、编码器和发射单元集成于一身，将垃圾的投入和垃圾桶是否满转变成电平信号，通过I/O口单片机可以查询到此信号；单片机在进行初始化与设定定时时间后，就等待中断信号，当外部中断端有信号时，单片机进入处理中断，认为此时有人电平为高电平高到低电平为高输出放音地址输出出控制电平提供+5v单片机HT46F49E电源热释红外传感器震动传感器红外光PT2262门控部分语音部分烟台南山学院单片机原理与接口技术课程设计第4页来，通过查询I/O信号，判断是否打开垃圾桶盖，当垃圾桶未满即PT2262/2272端无信号打开垃圾桶盖（单片机控制电磁铁通电，盖打开），通过震动传感器PT2262/2272信号的综合判断此人是否是投垃圾的，与此同时单片机控制语音芯片发出一些幽默的话语，提示大家爱护环境，也给大家带来一些快乐。正因为盛群单片机有很方便休眠唤醒功能，在PA口加下降沿可是单片机唤醒，并且唤醒后执行唤醒的吓一跳指令，所以在长时间没有人来投垃圾，单片机自动的将除HN911以外的电路电源关闭，之后单片机进入休眠，从而大大减少能源的浪费。做到了节能环保。当有人来时，通过HN911电路部分将单片机唤醒，单片机将以前关闭电源的电路从新通电进入正常工作状态。烟台南山学院单片机原理与接口技术课程设计第5页第3章硬件电路设计3.1电源电路模块电源电路是由变压器、桥式整流电路、集成器7085及一些电容所组成。家用电器使用的220v交流电压通过变压器降压、桥式整流电路整流后，再通过7805集成器将电压稳定成为5v的直流电压，给单片机HT46R23供电。为了解决电信号中的干扰问题，我们在集成器7085的两边并接电容用以滤波。电路图如下图3.1所示：图3.1电源模块电路图3.2芯片控制中心模块图3.2HT46F49E单片机引脚功能表烟台南山学院单片机原理与接口技术课程设计第6页工作电压：fSYS=4MHz：2.2V~5.5VfSYS=8MHz：3.3V~5.5VfSYS=12MHz：4.5V~5.5V•13到23个双向输入/输出口•与输入/输出口共用引脚的外部中断输入•8位可编程定时/计数器，具有溢出中断和7级预分频器•内置晶体和RC振荡驱动电路•看门狗定时器•具有PFD功能，可以用来发声•暂停和唤醒功能可降低功耗•在VDD=5V，系统频率为8MHz时，指令周期为0.5μs3.3信号检测电路模块信号检测电路部分分为三大块：热式红外传感器、震动传感器、红外光传感器。3.3.1热式红外传感器模块①这种探头是以探测人体辐射为目标的。所以热释电元件对波长为10UM左右的红外辐射必须非常敏感。②为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲泥尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。③被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。④一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号处