基于单片机的智能垃圾桶控制系统设计与实现 -林洁芸.docx

摘要如今中国的城市面临着巨大的垃圾污染问题，垃圾的不恰当处理会引起环境污染，水质污染以及生物污染，这些污染会使人们的健康生活遭受挑战。公共垃圾污染一部分是由于人们的环保意识不够，将垃圾乱丢乱扔，还有一部分是由于垃圾桶数量不够，或者是清理人员不及时清理，导致垃圾桶满出，致使四周的环境遭受影响。针对上述问题，本项目设计出了智能垃圾桶，其主要组成部分有：单片机，传感器，蜂鸣器等零部件，采用了红外线测控，超声波测控，智能化等新型科技。其主要作用为：一，当有人进入设定范围内扔垃圾，就自动打开垃圾桶的盖子，人离开后延时自动关闭，二，当垃圾的距离垃圾桶的口到达设定距离，垃圾桶就会发出装满的警报提醒人们。本项目的优势在于成本低，工作稳定，制造简单，操作便捷，并顺应了智能化时代的潮流，为解决当前城市垃圾处理问题，提供了解决方法。本次智能垃圾桶的设计，也必将引起人们对垃圾桶的关注，进一步的提高当代人们的环保意识和思想。同时本次项目作为毕业设计，本人从查阅资料开始设计到最终完成，花费了大量精力，进行了思考。对于本人的综合能力提升，有着显著的帮助。本人在这次的设计项目中收获众多。关键词：智能垃圾桶测距控制红外感应控制步进电机控制AbstractToday'scitiesinChinaarefacinghugegarbagepollutionproblems.Improperdisposalofgarbagewillcauseenvironmentalpollution,waterpollutionandbiologicalpollution.Thesepollutionswillchallengepeople'shealthylives.Partofthepollutioncausedbypublicgarbageisduetopeople,sinsufficientenvironmentalawareness,andthegarbageisthrownaround.Anotherpartisbecausethenumberofgarbagecansisnotenough,orthecleaningstaffdoesnotcleanupintime,whichcausesthegarbagecanstofillupandthesurroundingenvironment.Inresponsetotheaboveproblems,thisprojectdesignedanintelligenttrashcan,whosemaincomponentsare:singlechipmicrocomputer,sensor,buzzerandotherparts,usingnewtechnologiessuchasinfraredmeasurementandcontrol,ultrasonicmeasurementandcontrol,andintelligence.Itsmainfunctionsare:first,whensomeoneentersthesetrangeandthrowsgarbage,thelidofthetrashcanisautomaticallyopened,andthepersonclosesautomaticallyafterthedelay,andsecond,whenthedistanceofthegarbagereachesthesetdistance,thetrashcanAfullalertwillbeissuedtoremindpeople.Theadvantagesofthisprojectarelowcost,stablework,simplemanufacturing,andconvenientoperation.ltalsoconformstothetrendoftheintelligenteraandprovidesasolutionforsolvingthecurrenturbangarbagedisposalproblems.Thedesignofthisintelligenttrashcanwillcertainlyarousepeople,sattentiontothetrashcan,andfurtherimprovetheenvironmentalawarenessandideasofcontemporarypeople.Atthesametime,thisprojectasagraduationproject,Ispentalotofenergyandthoughtfromconsultingthematerialstodesigningtothefinalcompletion.lthassignificanthelpforimprovingmycomprehensiveability.Ihavegainedalotinthisdesignproject.KeyWordsnntelligenttrashcanrangingcontrolinfraredinductioncontrolsteppingmotorcontrol第1章雌11.1 研究背景11.2 研究意义与目的11.3 研究前景和发展趋势21.4 研究现状21.4.1 技术现状21.4.2 市场现状31.5 研究目标和内容31.6 研究方法41.7 本章小结4第2章系统整体设计方案错误！未定义书签。2.1 设计要求52.2 设计需求52.3 设计思路52.4 系统搭建方案62.4.1 方案论证确定62.4.2 方案具体构思72.5 关键硬件选型72.5.1 主控芯片模块选择论证72.5.2 按键模块选择论证72.5.3 显示屏模块选择论证82.5.4 驱动电机模块选择论证82.5.5 人体检测模块选择论证82.5.6 容量检测模块选择论证92.5.7 语音模块选择论证92.6 本章小结9第3章系统硬件电路设计103.1 单片机最小系统电路设计103.2 时钟电路设计103.3 复位电路设计113.4 电源电路设计113.5 显示电路设计123.6 红外测距检测电路设计123.7 超声波测距检测电路设计123.8 报警电路设计133.9 按键电路设计133.10 步进电机电路设计143.11 本章小结14第4章系统软件设计154.1 软件设计思路154.2 主程序设计154.3 子程序设计174.3.1 LCD1602手群设计174.3.2 红外信号测距程序设计184.3.3 超声波信号测距程序设计194.3.4 电机控制程序设计204.4 本章小结22第5章系统仿真和实物测试235.1 系统仿真调试与结果分析235.2 系统实物测试与结果分析2353本章小结24第6章总结25参考文献26致谢27第1章绪论1.1 研究背景人们越来越注重家中各式各样的家居用器具有智能性，因而市场上出现了各式各样的垃圾桶，如按压式垃圾桶、智能语音识别垃圾、多个功能垃圾桶、自动分类垃圾桶等，为人们的生活带来极大的方便。而智能语音识别智能垃圾。智能化进一步普及，世界上有许多科研项目都试图将新型的智能功能运用进垃圾桶，使得垃圾桶的功能更多元化，例如垃圾桶盖的打开角度，垃圾通过智能识别达到可回收，有害等的自动分类。可以更好的为人们服务。1.2 研究意义与目的近年来，随着社会经济进一步发展，人们生活水平不断地提高，人们制造垃圾的能力同样有了显著的提升。日前中国城市受垃圾污染的影响日渐加剧，生态也因垃圾污染变得越来越差，可以说垃圾问题已经迫在眉睫。目前我国共有668个城市，其中有大约三分之二的城市，其外围是垃圾带。这些垃圾包围在城市的外圈，由于其数量庞大，仅仅通过焚烧和掩埋的方式无法彻底的处理好这些垃圾，引发了一系列危害：第一：露天的垃圾堆中，会不断释放氨、硫化物等对大气有害的气体，这些有害气体会影响大气的质量，污染城市的环境。第二：垃圾中的分泌物会污染水质，垃圾中的病原微生物会在对垃圾的腐蚀过程中，产生有机的酸或碱性的污染物，更严重的会腐蚀重金属，这些污染物经过雨水后，融入于水中，最终随着水渗入地下水，污染了水源。第三：生物污染，垃圾堆是许多有害动物和昆虫的集聚地，这些有害生物的大肆繁殖不仅会造成资源的浪费，还会将各种有害的微生物带入人们的生活中，对人们的身体健康产生威胁。第四：土地浪费，在研究中我国三分之二的城市外圈为垃圾带，而且用来掩埋垃圾的土地是无法再用作耕地的，这些用来堆垃圾的土地对于人口密集，土地资源紧张的城市来说，无疑是巨大的浪费。另一项研究表明，百分之六十以上的城市生活垃圾来源于小区的有机垃圾，因此小区垃圾数量的暴增逐渐成为生活垃圾过多的主要原因，本选题围绕着智能垃圾桶的意义和目的在于可利用于小区垃圾桶设置，红外线检测是否有人投递垃圾，垃圾桶是否处于满的状态，以及红外控制垃圾桶的行走及运行，可以节省清洁工人力资源。1.3 研究前景和发展趋势目前，由生活垃圾造成的严重污染已经成为我国社会的显著问题，随着我国经济的发展，人们的生活质量大幅提高，购买力提高，消费水平上涨，人们居家制造生活垃圾的能力也随之上升。而随着城市的发展，使得人口不断涌入城市，爆炸的人口增长，也使得城市垃圾的产量日益攀升。经济飞速发展的同时，许多人缺对垃圾处理十分漠视，公共场所的垃圾随处可见，中国城市有三分之二被垃圾带包围。这些垃圾造成的污染是十分严重的。因此，为了解决垃圾的污染问题，更好的保护环境，智能垃圾桶被发明创造，进入了人们的生活。随着社会经济和科学的发展，越来越多人呼吁对环境进行保护渴望更加绿色的生活，其中环境存在的卫生问题越来越引起人们的高度重视。手动翻盖式的垃圾桶，这种垃圾桶需要经常用手来开垃圾桶，由于手近距离的接触垃圾桶口，很容易让手携带细菌，非常的不好。后来人们又想出利用脚代替手的脚踩翻盖式的垃圾桶，这种垃圾桶盛行一段时间后，又因为其体积非常的小，才那么两三下就装满了，再加人们丢垃圾时需要经常起身，非常不方便。人们迫切希望一种智能垃圾桶具有检测到近距离有人自动翻盖，扔完垃圾自动关闭盖子；还可以前后移动，方便不便行走的人群不用走路就能把垃圾扔掉。于是，基于单片机的智能垃圾桶比价有显示的意义，由此智能垃圾桶应运而生。它的出现标志着人们对环境的保护意识有提高了一个层次，同时也给现在的科技领域技术一个很好的展示平台。1.4 研究现状1.4.1 技术现状根据如今科学技术的发展，智能机器人已经非常的普遍，例如会下棋的阿尔法，能与你进行语音交流的siri,更高大上的还有完全智能的房间和机器人。可以说智能化已经相当的普遍。将智能化与垃圾桶进行结合，创造出智能垃圾桶，实际上智能垃圾桶也算是一个小机器人，它具备了和手机语音助手一样的对话能力，甚至可以把他当作音箱，因为它同样具备了音乐播放能力。这就是垃圾桶的智能化。智能垃圾桶最主要的功能还是清洁功能，最基本的方案就是将己成熟的扫地机器人，附带上一个具有语音智能化的小桶。扫地机器人将垃圾清扫后，会自动将垃圾排入垃圾桶，这样的设计既简单又成熟。从古至今，垃圾桶都是人们生活中不可缺少的必需品，小到每一个家，大到每一个商场街道，都需要垃圾桶。随着人们环保意识的提高，对生活环境绿色的更高要求，城市建设每年都在建设新的垃圾桶。而垃圾桶的行业也在进行着创新，不断往智能和灵活的方向前进。自智能垃圾桶进入市场，收到的好评如潮，市场需求大，行业较为稳定，吸引了不少中小投资者的目光。1.4 .2市场现状作为生