【《基于单片机的垃圾桶控制系统设计》9300字（论文）】.docx

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1、基于单片机的垃圾桶控制系统设计摘要随着时代进步，人们追求更舒适、更方便、更高质量的生活环境，伴随着智能家居的出现和普及，垃圾桶作为最常用的家庭用具之一，并未随着生活的发展趋势得到智能化发展和普及。绝大多数家庭中仍然使用传统垃圾桶。然而传统垃圾桶存在很多问题，其对垃圾废物的封存效果不理想，常常散发出难闻异味，使空内空气不佳。有时人们忘记清理封存在垃圾桶内的垃圾，久而久之滋生出细菌，而清理垃圾则需要人体接触垃圾桶，对人体健康产生.不良影响。此外，桶内未掐灭的烟头极易容易引起火灾从而造成巨大损失。看似不起眼的家庭工具，如若处理不当，或多或少会对人造成安全隐患和健康问烟。因此，提供一个更便捷、更安全的

2、智能垃圾桶对垃圾进行封存和处理就会显得尤为重要。本文设计了一种基于STC89C52单片机的智能垃圾加控制系统，该系统由人体检测模块、满溢程度检测模块、显示模块、电机驱动模块、报警模块等组成。以51系列单片机为控制核心，通过超声波检测器来探测垃圾桶的满溢程度,如果达到满溢上限，则启动蜂呜器报警提醒人来清理垃圾.1.CD1602液晶显示淞显示垃圾桶状态信息。通过红外传感器检测范围内是否存在人体遮挡与否，如果有则电机转动垃圾桶自动打开盖子。本智能垃圾桶系统具有操作方便、性能稳定、成本廉价等特点，进一步招人体与垃圾隔离开来，并寻求一种尽其所能多的解决方法来保护和阻止人体免受垃圾细菌的侵染。关词：垃圾箱

3、：单片机：灯外传感器：超声波检测目次1绪论11.1 选题背景及意义I1.2 国内外研究现状I1.3 本课题的主要研究内容与章节分布22系统整体方案设计32.1 系统整体设计方案32.2 方案论证32.3 本章小结53系统硬件电路设计53.1 单片机最小系统53.2 人体检测电路83.3 超声波检测电路83.4 电机驱动电路93.5 蜂鸣器报警电路103.6 键盘及显示电路103.7 液晶显示电路I1.3.8 本章小结124系统软件实现124.1 系统主程序流程图124.2 超声波测距子程序设计144.3 液晶显示子程序设计154.4 控制电机正反转子程序设计154.5 本章小结165系统实现1

4、75.1 硬件调试175.2 软件调试18总结18参考文献19附录A21附录B211.1 选题背景及意义随着现代社会的进步和科技的发展，人们越来越注重日常生活中的家具附具有智能化特点，因此市场上出现了各式各样的智能垃城桶:例如智能移动垃圾桶、智能识别语音垃圾桶、按压式垃圾桶。其中智能语音垃圾桶研究尤为突出，通过利用语音识别算法来对控制语音命令如开盖、关盖、前进、后退等命令进行识别,完成非接触式的远中近距离操控。目前，世界上有许多发达国家斥巨资和人力资源投入到智能垃圾槽的开发和研究当中，以便于新型智能垃圾桶具有更好的实用应用功能，例如可以精准控制垃圾桶开盖的角度，垃圾桶自行对垃圾作出严格分类、控

5、制智能垃圾桶使用遥控器密封袋等功能，可以更好的为人们服务。目前中国面临的最具挑战性的社会性环境损失之一就是由生活垃圾所造成的环境污染，自建国以来，中国各领域产生了翻天覆地的变化，这些显著发展成果的背后随版若巨大的公共垃圾生产量，如何有效且卫生的处理这些垃圾已成为当下面临的严峻问愿，然而保护环境的应要措施首先是要把垃圾回收处理在垃坡桶里。随着生活水平的不断提高，人们开始追求更卫生、更安全的生活环境。其中关于垃圾桶服务人类的问题引起人们的高度重视。到目前为止据调查所知，大多数家庭中使用的垃圾桶为手动翻盖式垃圾帕，这种传统垃圾桶不仅操作麻烦，需要在丢垃圾和清理垃圾时近距高用手翻开垃圾桶的盖子，这增加

6、了人体感染垃圾滋生出的细菌的风降.此外有些传统垃圾桶体积小，所能承载的垃圾量不多容易装满,人们在使用时需经常起身翻到清理,有时忘记清理滋生出细菌散发出异味,很是麻烦。在这种情况F,人们迫切希望一种能够自动检测人体旅近打开关闭盖子，装满自动报警提醒人员清理的智能化垃圾桶出现在日常生活当中。于是基于单片机的智能垃圾桶应运而生，智能垃圾桶极大的改善了人们H常生活中处理垃圾遇到的麻烦现状，给人们牛活带来便捷的同时又加强了人们保护环境的意识，是人们现代生活发展的又一智越结晶.1.2 国内外研究现状目前国外对于智能垃圾箱的研究及开发取得了显著突破。尤其是发达国家如美国、英国、日本等都在研究智能垃圾桶，使其

7、拥有各种智能型功能，其中得到域广泛推广、应用最多的是美国制造的BigBe1.1.y垃圾桶。相较于其他垃圾桶其最大优点是可以招垃圾进行压缩，使之可以容纳平时五倍的垃圾。而丹麦在哥本哈根的opendata建立了一个现实的场凫，使用嵌入传感器的物然网原型，通过互联网读取,收集和传输垃圾重量数据，并将这些数据放入时空上下文中，通过图形优化算法进行处理，向垃圾桶提供和能的垃圾收集解决方案。而日本和德国开发出的智能垃圾桶可以划分多种分类标准，计量收费。国内有关于智能垃圾桶的研究方面也取得了非凡的研究成果，比较知名的一款是名为喜讯的自动感应式智能垃圾桶，其内部安置充电俾电池，接收到感应时自动开关桶盖，感应系

8、统可在遇到障碍后随时恢第，且能够自动换袋方便收纳，能够有效防止垃圾产生的异味在空中飘散。但需要认识到的是国内技术相较于国际上其他发达国家仍比较落后。国内的智能垃圾桶设计延用了传统形式上的手动开盖方式，形式单一，缺陷明显.用户体险差反馈在混装现象很大程度上破坏J垃圾分类的处理方式，圾终采用的对垃圾的主要处理方式高温堆肥、卫生填埋等也比较落后。13本课题的主要研究内容与章节分布本研究设计是以STCB9C52单片机作为智能垃圾桶控制系统的核心，使用红外越幽传感器来检测人体，如果检测到人体靠近则自动打开垃圾箱，经延时后关闭。使用超声波检测罂探测垃圾箱的满溢程度，如果检测到垃圾箱内装满，蜂鸣器报警提示人

9、倒对垃圾箱进行清理，同时也可手动按键直接控制垃圾箱盖子的打开和关闭。此外连接液晶显示屏显示垃圾箱的模式状态和满溢程度。各章节安排如下：第一章绪论，主要对选题背景及意义进行了相关概述，对智能垃圾桶的发展状况和研究现状进行了探究，大致介绍了如今智能垃圾桶在现代生活中存在的意义。第二章主要介绍了本课题的研究内容，对研究的系统设计项目包括实现的功能进行了简难的概况。第三章主要是先后对系统的整体设计方案进行介绍以及对果取的方案进行论证。第四章是对该智能垃圾桶系统中的硬件电路进行分析介绍，叙述了每个电路模块的功能和在系统中的工作原理“第五章是对该智能垃圾桶系统的软件流程图进行介绍。最后对设计内容做出总结，

10、指出存在的不足及下步努力的方向。2系统蛇体方案设计2.1 系统整体设计方案本设计包括人体检测模块，满溢程度模块，按键模块，显示模块，报警模块,电机驱动模块,系统设计方案如图1所示。人体检测模块湎淞程度检测恢块拉地模块STC89C52单片机显示模块图1系统设计方案图2.2 方案论证（1）单片机的选择STM32单片机之所以操作荷单因为其具有多种外设，可快速处理模拟及数字信号，多用于电罂的控制电路。但该系列的单片机都主要是通过跑算法的方式来实现单路控制和跑指令，对于多路信号的控制和处理则同样是需要很多片dsp的方式来对其进行并行处理,对于本设计不需要纪杂的处理系统。且该系列单片机价格相对比较昂贵，设

11、计成本支出较大。STC89C52单片机隶属于51单片机的种，结构简单，在国内使用较普及。此系列单片机从内部的硬件到软件具有一套完备的按位操作系统，不但能能进行位的逻辑运算，还能对片内某些特殊功能寄存器的地址位进行处理，功能十分完备。且符合本设计的技术耍求，能够实现本设计垃圾桶的各种功能,价格便宜，具有很高的性价比。综上所述，考虑到成本支出和设计要求，选择STC89C52单片机较为合适.该单片机操作方便，能完成实现该智能垃圾桶设计的全部功能要求，且成本价格合适，具有很高的性价比。（2）人体检测器件的选择人体检测器件采用红外避障传感器来进行检测，该红外避障传感器拥有一对红外发射与接收管，且内部具有

12、1.M393比较器，工作稳定，能有效准确地检测遮挡人体。（3）垃圾箱满溢程度检测器件的选择垃圾箱满溢程度检测器件选择HC-SR（U超声波检测器件，探测距离远且精度高，能有效快速的检测到距高信号,适用于本次垃圾桶溢满程度检测的设计。（4）电机驱动模块的选择电机驱动模块选择使用U1.N2OO3芯片来骈动28BYJ-48步进电机。该U1.N2（X）3芯片工作电流大，与单片机之间接口较为简单，28BY1.48步进电机步进值稳定，不受电压、温度等因素影响，且成本低廉，满足本设计的要求。（5）显示器件的选择显示落件选择1.CDI6O2液晶显示屏，该液晶显示屏可显示两行字符，且每行又可以显示十六个字符，能清

13、楚的显示该智能垃圾桶的操作状态和满溢程度这两个数据标准。红外检测模块液晶吊示模块超声波枪测模块STC89C52单片机好叫器报警生块按该模块图2控制系统原理框图控制系统原理框图如图2,本系统由STC89C52单片机、红外传感器、1.CD1.602液晶显示、蜂鸣器、超声波检测器、步进电机等元器件组成。可实现以卜操作功能O(1)系统设巴手动/臼动模式切换，手动模式下，可通过按键经电机驱动直接打开垃圾桶萩。(2)自动模式下通过红外传感器检测探测范围内存在人体靠近与否，若检测到人体靠;近则打开垃圾桶盖子，经延时后自动关闭垃圾桶盖子。(3)自动模式下通过超声波传感器检测垃圾桶满溢程度，对超声波检测的距离进

14、行划分分为凡个容量程度，当垃圾桶内容量达到设定上限时进行声光报警，以提示相关人员及时清理。(4)通过1.CD1602液晶扉用来实时显示垃圾桶淌溢程度和当前电机状态。2.3本章小结本章节首先是对该设计系统进行介绍，用硬件框图表示出该系统的每个模块。其次通过论证选取单片机等其他一系列器件进行该智能垃圾桶设计。3系统硬件电路设计3.1 单片机小系统本次设计的硬件电路中，电片机的最小系统由堆片机、复位电路、时钟电路三部分组成。（1）单片机STC89C52RC资源分配STC89C52RC单片机是一款低功耗、高性能的CMoS8位微控制%其内部使用Jr经典了MCS-5I内核，但经过改进使该单片机具符传统51

15、系列单片机不具备的功能。如图3为STC89C5I单片机的管脚图。U1.1PTVCCP1.1.(ADO)PO-OP12(AD1.)PO-IP1.3(AD2)PO.2P1.4(ADJ)PO3P1.3(Aa)PO.4P1.6(ADS)POJP1.7(AD6)P06RST(AD7O.7P3.0(RXD)EAVPPP3.1(TXD)A1.EPR0GP3.2ONT0)PSEXP3.3(INT1)(A15)P2.7P3.4(T0)(A14)P2.6P3.5(T)(A13)P25P36(WR)(AI2)P24P3.7(RD)(An)P2.3XTA1.2(AIO)P2.2XTA1.1.(A9)P2.IGND(AS)P2.040393争363534334f-3029蔡262524B2221STC89C52图3STC89C52RC管脚图该单片机PO口是高阻态的双向口，也是所有数据的总线口，该类口能直接对外部存储器进行读、写操作，同时也可输出外部存储器的低8位地址。PkP2、P3都为双向14