基于单片机的智能垃圾箱设计

龙源期刊网基于单片机的智能垃圾箱设计作者：毕东生张军飞刘谨李开妍王景张培玲来源：《科学导报·学术》2017年第10期摘要：基于单片机的智能垃圾箱设计，本文以单片机控制模块为核心，并由超声波感应电路、光电感应模块、步进电机模块和语音播报模块等组成。通过传感器采集距离信息，再经过A/D模数转换让单片机发出指令，控制各个模块。如果超声波传感器检测到人与垃圾箱的距离小于设定距离，则电机驱动模块接到指令工作，转动电机使垃圾箱自动开关盖。并且语音提示分类放置垃圾，当光电传感器，系统就会进行语音提示。且单片机内部定时程序每隔一分钟开启消毒剂喷洒开关，为垃圾箱消毒。本设计具有结构简单、性能稳定、智能化、低成本的优点。其良好的效果将能够在未来得到很好的应用。关键词：单片机；超声波测距；语音播报模块；光电传感器【中图分类号】P631.5【文献标识码】B【文章编号】2236-1879（2017）10-0182-02如今垃圾污染问题是全人类需要共同重视的危机问题，垃圾箱是日常生活最常见且最不可或缺的基础设施，而且在商业用途上被广泛地运用。本设计的研究目的是创新制造出智能的垃圾箱系统供人们使用。1本设计的创新性体现通过与社会上常用的垃圾箱进行对比，本文设计的智能垃圾箱可以创新型地实现如下功能：1.1垃圾箱感应物体靠近自动翻盖；1.2垃圾箱盛满语音报警；1.3垃圾箱内定时喷洒消毒剂消毒。2单片机系统总体框架根据我们所要实现的功能，本设计使用的单片机负责接收各个模块发来的信号，经过处理再将反馈信号发到相应端口控制。单片机系统总体框架如图1所示。图1系统整体框图3单片机系统及各个模块设计龙源期刊网设计的核心是单片机控制系统，控制着信号的输入输出与各模块的调动处理驱动。单片机就像人类的大脑，控制着全身的所有行动并相互协调，而对于单片机来说也是协调各个模块实现功能的大脑性质的核心处理器。而他的工作也需要人们来编写程序来控制单片机工作，软件程序也不可或缺，只有软硬件相互配合才能发挥出最好的效果，实现出我们所需要的各种各样的复杂功能。对于复位模块，为了不影响系统运行后的正常工作，复位是在单片机开始工作前必备的步骤，可以让CPU和其他模块重新开始工作。可以通过手动复位，增加按钮控制，也可以使用上电复位。实际应用中，手动复位如果运用机械开关来控制，一般容易被误碰造成不良影响，所以采用上电复位这种复位形式。对于晶振电路模块，系统中的时钟脉冲信号是由晶振电路产生，作用到各个模块实现各自功能的。且小型系统用一个晶振来保证系统的协调和同步。本设计使用一个晶振构成晶振电路来提供时钟信号。对于光电感应模块，主要器件是光电传感器[1]。检测在一定距离内是否有物体靠近，如果有就将感应信号发送回单片机控制模块进行处理，然后由单片机发出相应信号控制后续模块工作。对于步进电机模块，其可以将电信号转化成为机械转动。单片机控制步进电机模块[2]。在步进电机不超载的一般工作状态中，电机的转速和脉冲信号脉冲数和频率有关，发送给电机一个脉冲信号，电机就会及时作出反应转过一个步距角度。因为步进电机转动的步距角随着脉冲信号线性变化，而且具有实时启动和立刻停止的优点。所以只需改变脉冲的顺序，就能直接改变转动方向，且转动角度可控。使用相应脉冲让步进电机转动相应度数的角即为本设计的垃圾箱自动翻盖原理。对于超声波感应模块，其基本思路类似于声呐原理，即为将发射信号与接收信号结合到一起，通过检测到的发出信号与回收信号的时间差，从而得到物体与超声波感应模块的距离。通过超声波探头来发射接收超声波信号并将信号传递到单片机进行下一步计算和处理。而且通过单片机的软件编写，我们可以实现规定在一定距离内检测到有物体靠近，便使步进电机模块开始工作。对于语音模块，本设计采取的是WT588D语音模块。由于WT588D有很多的I/O端口，而且带有外置大容量FLASH存储器存储录制好或者编写好的语音文件以及拥有方便的控制功能，所以可以用来做FLASH单片机。另外还可以以语音部分模块芯片的形式作为一个从片来辅助主单片机发出语音。降低了制作的难度而且可以节省一半的模块制作成本。通过单片机对WT588D语音模块的简单控制即可完成对应的语音功能。龙源期刊网对于电源模块中的稳压电路，即为了使电路保持正常地工作。电路高于稳定电压就有可能损坏电路，电路如果低于稳定电压便不能正常工作。稳压芯片L7805CV是本设计中电源模块的主要结构，并且在电压稳定方面运用十分广泛。4单片机系统的具体实现针对各个模块的原理和特点，利用C语言编写出驱动程序。控制步进电机检测单片机发来的控制信号，进行开盖即正转操作，并通过程序控制转动角度。而后设置延时3s，等待垃圾放入垃圾箱，而后时间到返回信号，单片机控制步进电机反转关闭箱盖，并规定好电机转速，使箱盖打开过程快速且平滑，由此完成步进电机模块的编程。同理完成对语超声波感应模块的编程，不仅可以检测有没有物体靠近，还可以在程序预设置好的距离里面测量出垃圾箱距离物体的长度。利用LED灯的亮灭来代表喷洒消毒剂，系统中定时喷洒消毒剂模块的LED灯每一分钟发光一次，代表垃圾箱里面每分钟喷洒一次消毒剂。综上，根据各个模块的原理逐步实现整个单片机整体系统。5总结语现代社会越来越多的人开始关注环保问题，而垃圾处理就成了人们最需要注意的问题之一。本文的设计，确定了最佳的系统设计方案，并对系统的各个模块和整体框架进行较细致的研究与测试。基于单片机的智能垃圾箱设计由单片机控制系统、超声波感应模块、语音报警模块、电机驱动模块和光电感应模块五个部分组成。并且具体实现了感应物体自动开关箱盖、垃圾箱满语音提示和自动喷洒消毒剂等功能。故而本文设计的智能垃圾箱将普通的垃圾箱变成智能化、自动化、高科技、低成本的智能垃圾箱，在将来具有良好的应用前景。参考文献[1]国胜，陆明，常天庆.基于光电传感器电路的迷宫机器人设计[J].单片机与嵌入式系统应用，2011（01）：P65-67[2]张毅刚，彭喜元.单片机原理与应用设计[M].电子工业出版社，2008.P4-8