基于单片机的智能垃圾桶设计.doc

1、 毕业设计 题目： 基于单片机的智能垃圾桶设计 专业： 学号： 作者： 指导教师(职称)： 五月二十三日基于单片机的智能垃圾桶设计【摘要】本文提出一种基于单片机STC89C51的智能垃圾桶的设计。系统主要由超声波测量距离模块、光电感应模块、电机模块和语音提示模块等功能模块组成，以单片机为控制器，通过超声波传感器、光电传感器来获取距离数据，再通过数模转换及单片机处理后发出相应的命令，外围电路执行相应的动作，假设当超声波传感器检测到人距离垃圾桶的距离小于设定距离时，电机转动垃圾桶盖自动翻开；如果光电传感器检测到垃圾桶装满，系统就会有语音进行提示；在规定时间对垃圾桶进行喷洒消毒剂消毒。本设计与传统垃

2、圾桶相比，不仅结构简单、性能稳定，且具有操作方便、低成本、智能化等优点，能有效提高垃圾分类的效率，是减少环境污染的一个可行的措施。【关键词】单片机 光电传感器 超声波传感器 智能垃圾桶IDesignofIntelligentGarbageBinBasedonSingleChipMicrocomputer【Abstract】 This paper is a design of intelligent ashbin based on MCU STC89C51, which is composed of ultrasonic distance measuring module, photoelect

3、ric sensor module, motor module and the voice prompt module function module. With MCU as the controller, ultrasonic sensors and photoelectric sensors are used to obtain the distance data, and then issue the corresponding command through the digital to analog conversion and single chip processing and

4、 peripheral circuits execute corresponding action, hypothesis when the ultrasonic sensor etects that the distance between the people and the garbage bin is smaller than the set distance, the motor rotates a trash can lid opens automatically, if full of photoelectric sensor detection to the garbage c

5、an, the system will have the voice prompt and can be sprayed disinfectant for the garbage in the prescribed time . Compared with the traditional garbage can, the design has the advantages of simple structure, stable performance, convenient operation, low cost, intelligent, etc., and can effectively

6、improve the garbage classification and reduce the environmental pollution.【Key Words】 singlechip Photoelectric sensor ultrasonic sensor Intelligent garbage can I基于单片机的智能垃圾桶设计目录第1章 绪 论11.1 选题意义11.2 发展现状及趋势11.3 课题的主要内容11.3.1 课题内容11.3.2 设计内容21.4 本章小结2第2章 系统硬件电路32.1 系统总体框架32.2 单片机最小系统32.2.1 STC89C51RC单片

7、机简介32.2.2 复位电路42.3 光电传感器模块52.4 电机模块62.5 超声波测距模块72.6 语音模块82.7 喷洒消毒剂电路82.8 本章小结9第3章 系统软件设计103.1 系统总体程序设计流程图103.2 超声波检测程序设计113.3 语音模块的程序设计123.4 自动消毒的程序设计133.5 本章小结13第4章 系统调试144.1 硬件调试144.2 软件调试14第5章 成品模拟及设计总结165.1 成品模拟165.2 设计总结19致谢20参考文献21附录一22附录二23I第1章 绪 论1.1 选题意义现如今，垃圾存在于我们生活各个方面，同样也影响我们生活的各个方面，倘若不能

8、及时有效地解决，将会带来相当棘手的问题。对于如何处理垃圾问题的措施也是不胜枚举，概括起来主要有两大方向，一个从生产方面入手，比如鼓励生产使用如遇潮湿可很快溶化的塑料袋或是容易降解的外包装；另一个就是废物回收处理，而将垃圾进行分类回收就是其中一种有效的办法。而作为存放垃圾的垃圾桶，已然成为了我们生活中不可或缺的物品了，不仅在家里房间里需要它，在公共休闲娱乐场所更是不可或缺的。市面上的垃圾桶也是总类繁多，有的垃圾桶更是与装饰品结合起来，既实用又美观，普遍也都是有进行垃圾的分类。但就目前看来，收益甚微，不论是在垃圾分类还是垃圾的存放，人们在投放垃圾的时候有可能会接触到细菌微生物，大家在投放垃圾的时候

9、都是近而远之，丢放垃圾的方式经常是抛的，“投篮”技术不佳的就很容易导致没扔进垃圾桶了，从而污染了环境；而且普遍人们对垃圾分类的意识淡薄，如果在人们丢放垃圾的时候给予语音提示，相对于文字或者是图片提醒来说的话，效果会更好，所以需要研究和开发一种集多种优点且更加智能的垃圾桶。1.2 发展现状及趋势普通的垃圾桶主要有敞口式，脚踩式还有翻盖式的，现在市面上已经有成熟的智能垃圾桶的产品了，采用超声波或红外范围感测技术，能够在手或者物体接近时，自动打开盖子。虽然产品已经不再需要人用手或者脚踩的方式去打开盖子，但是功能还是比较单一，一般适用于家庭和办公环境居多，而这类环境大多数人会倾向于购买普通的垃圾桶，因

10、为对于像家庭这种小环境内，简单的普通垃圾桶已经很适合了。还有一类是利用太阳能1来给垃圾桶供能，配备有压缩机，当垃圾快要放满时，压缩机会短时间内把垃圾的体积压缩为原来的四分之一，这样大大增加空间利用率，但是不具备垃圾分类的功能。因为是利用太阳能，所以此类垃圾桶大抵都是适用于户外环境，这也同时成为它局限了，商业价值不是很高，没有得到广大商家的青睐，没有得到广泛使用。伴随着社会的不断发展以及人们环保意识的不断增强，垃圾处理问题必将越来越受到关注，从而也会提高垃圾桶厂家对新型智能垃圾桶的兴趣，并带动其走向“智能化”和“多样化”。现如今，不论是国内还是国外，都还没有开发出来可以用直接自动的把垃圾自行分类

11、的控制系统，现在的垃圾处理也是仅仅停留在对垃圾的简单分类，比如说之前提到的将垃圾体积压缩，目前来说要实现垃圾分类最终还是需要人类自己将垃圾进行分类。垃圾桶自动垃圾分类的实现还有很一段路要走，垃圾桶也会朝着这一方向发展，变得更加方便智能，变得更加卫生、干净，更贴近我们的生活，智能垃圾桶也会普及到家家户户。1.3 课题的主要内容1.3.1 课题内容设计并制作基于单片机的智能垃圾桶控制系统，以51单片机为控制芯片，并结合所学知识以及相应的传感器电路，实现更加智能化、更加适用于人类的垃圾桶，可实现以下几点功能：1.自动检测物体接近；2.垃圾桶装满提示；3.垃圾桶盖的自动开启和关闭；4.间隔一定时间自动

12、消毒；1.3.2 设计内容1.传感器检测电路；2.语音提示电路；3.自动开启盖子电路；4.自动消毒电路；1.4 本章小结通过这一章对智能垃圾桶的发展现状以及未来发展的趋势行进了详细的介绍，我们知道垃圾桶在人们的生活中扮演着重要的角色，也阐明了课题设计的意义。了解了现阶段智能垃圾桶的发展状况，在设计思路上也有了方向。29第2章 系统硬件电路2.1 系统总体框架本次基于单片机的智能垃圾桶的设计所要实现的功能有：自动检测物体接近、垃圾桶盖的自动开启和关闭、垃圾装满自动语音提示、定时自动消毒等。本系统不仅可以让扔垃圾变得更方便，还可以提高人们对垃圾分类的习惯，使环境更加干净整洁。本次智能垃圾桶选用ST

13、C89C51RC单片机来控制。图2-1 为系统框图。图2-1 系统框图2.2 单片机最小系统2.2.1 STC89C51RC单片机简介如图2-2为STC89C51RC引脚图。图2-2 STC89C51RC引脚图本次设计使用一个STC89C51RC单片机2，由于具有技术十分成熟且稳定的优点，所以广泛运用在电子电路设计中，其特点：4K字节的Flash闪存，32个可编程I/O端口线，128字节的内部RAM；两个16位定时器/计数器，两级5向量中断结构，一个全双工串行通信端口，以及芯片上的时钟振荡器电路。51单片机P0端口口是开漏输出，而P1、P2以及P3端口是弱上拉输出。如果P0作为普通的I/O来用

14、时，必须外部接上上拉电阻。而P1、P2、P3的结构差异不大，输出接在上拉电阻与mos管漏极之间。2.2.2 复位电路复位电路的作用就是使系统回到最开始时的状态，有点类似于计算器的C键。51单片机的复位可以通过外部的电路来实现，简单的复位电路可以是电阻加上电容即可组成了。通常使用按钮复位和上电复位两个方式。本设计选用的是上电复位电路，如图2-3所示，上电自动复位是vcc给电容c1充电加到rst上的高电平，这个高电平会随着c1的充电渐渐下降，电容c1的充电时间决定了rst上的高电平，而后电容相当于开路，rst拉低。图2-3复位电路图2.3 光电传感器模块光电传感器模块是通过反射型光电传感器在检测距

15、离内检测有没有物体存在，通过比较器候输出给单片机系统，然后又后者程序执行相应动作。该传感器模块采用2并行RPR220传感器电路3，光电传感器模块电路图如图2-6所示。本次垃圾桶分为两个小桶，所以由两个反射型光电探测器RPR220和四电压比较器LM3934组成。RPR220传感器实际上是由两部分组成，分别是红外发射二极管和接收管，顾名思义，一个用于接收而另一个用于发射；LM3934是4电压比较器，里面集成4个比较器，引脚图如图2-5所示。图2-5 LM3934引脚图图2-6光电感应模块电路如图2-6所示，就U4管来说，当没有物体接近时，光电传感器的发射管所发射的红外光没有发射回来，即接收管未接收到，接收管截