一種垃圾分類語音系統的設計

摘 要：本文介紹了設計一種垃圾分類語音系統，主要由安裝在垃圾桶把手處的壓力傳感器，檢測放大器，中央處理器，語音識別器，語音輸出端，語音測試端以及供電電源組成；以實現語音提示，垃圾桶自動開合，垃圾自動分類等主要功能。

關鍵詞：語音提示 自動開合 垃圾分類

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1672-1578（2018）01-0054-02

1 引言

隨著垃圾產量日益增長。其引發的環境問題日益突出。面對垃圾泛濫成災的局面，世界各國的視線已經不停留在如何控制和銷毀垃圾的問題上，而是采取積極的態度和有利的措施進行科學的處理，回收利用垃圾，實現資源的重復利用。歐美、日本等發達國家已實行垃圾分類政策多年，但垃圾分類主要依靠于人工分揀，分類過程繁瑣。2015年4月，國家發改委、住建部、財政部、環保部、商務部聯合印發通知，確定南通、南京、蘇州等26個城市（區）為第一批生活垃圾分類示范城市（區）。“十二五”期間，市委、市政府決定，在南通市區范圍內率先啟動生活垃圾分類試點，將生活垃圾分類管理列為生態文明建設重點范圍，力求通過開展生活垃圾分類管理，提高垃圾資源化處置管理水平，促進循環經濟發展。因此生活垃圾分類，勢在必行。

因此如何通過垃圾分類管理，最大限度地實現垃圾資源的利用，減少垃圾處置量，改善人類生存環境質量，是當前世界公共關注的問題。本文所設計的垃圾分類語音系統，通過設置語音系統能夠有效提高垃圾分類的準確性，還能起到智能開啟垃圾桶的效果。

2 總體設計

本文設計的垃圾分類語音系統能夠實現語音提示以及垃圾分類，防止垃圾誤放的能力，包括安裝在垃圾桶把手處的壓力傳感器，檢測放大器，中央處理器，語音識別器，語音輸出端，語音測試端以及供電電源；供電電源將電源電壓轉換成各個部件所需要的電壓并給各部件供電，壓力傳感器與檢測放大器電連接，檢測放大器與所述中央處理器電連接，中央處理器與所述語音識別器電連接，中央處理器用于根據壓力傳感器信號判別垃圾桶是否打開，通過串口通訊給語音識別器發出播放相應語音命令；語音識別器分別與語音輸出端及語音測試端電連接，語音輸出端將語音識別器播放的語音段電信號轉換成聲波，語音測試端利用按鍵測試語音識別器是否工作正常。

當用戶手握把手并打開垃圾桶蓋時，傳感器模塊感應打開垃圾桶蓋的壓力或振動，并將壓力或振動信號轉換成電信號，經放大濾波比較等，然后將處理后信號送入CPU模塊，通過程序控制與判斷，得出垃圾桶蓋打開，然后通過串口發出命令給語音模塊播放相應語音，告知用戶投放哪種類型的垃圾，以便起到更好的垃圾分類效果。總體設計框圖如圖l所示。

3 控制部分硬件電路設計

樣機采用典型sTC89C51型單片機，控制電機運轉，實現垃圾桶自動開合、檢測分類、語音提示等主要功能。控制電路原理圖如圖2所示。從功能模塊的角度，可以將垃圾分類語音系統分為五個主要模塊。各模塊具體功能如下：

（1）電源模塊：電源是保證機器人穩定、可靠運行的關鍵部件，它直接影響著機器人性能的好壞。將電源電壓轉換成各個部件所需要的電壓并給各部件供電。電機電源采用穩壓電源模塊，通過電源穩壓芯片如7805等，轉換成系統要求的5V直流，并整流濾波使電壓穩定。

（2）語音模塊：語音識別器分別與語音輸出端及語音測試端電連接，語音輸出端將語音識別器播放的語音段電信號轉換成聲波，語音測試端利用按鍵測試語音識別器是否工作正常。

（3）壓力傳感器模塊：壓力傳感器通過感應打開垃圾桶蓋時觸摸產生的壓力與振動，并將壓力與振動信號轉成成電信號，送給檢測放大器。

（4）檢測放大器模塊：檢測放大器將壓力傳感器輸出信號進行濾波放大整形，使之符合CPU模塊識別要求。

（5）CPU模塊：中央處理器用于根據壓力傳感器信號判別垃圾桶是否打開，通過串口通訊給語音識別器發出播放相應語音命令。

4 軟件程序設計

本設計在keil環境中采用C語言編程：

//c語言源程序

#include

typedef unsigned char uint8；

sbit KEY1=P1^7；

uint8 First[]={0x7E，0x04，0x03，0x00，0X01，0xEF}；

/*UART初始化 波特率：9600*/

void UART_init（void）

{

SCON = 0x40； // 10位uart，允許串行接受

TMOD = 0x20； // 定時器1工作在方式2（自動重裝）

TH1 = 0xFD；

TL1 = 0xFD； //設置波特率為9600

TR1 = 1；

}

/*外中斷0下降沿觸發，并打開總開關、分開關*/

void int0_init（void）

{

IT0 = 1；

EA = 1；

EX0 = 1；

}

/*UART 發送一字節 入口參數uint8的數據類型 即要發送的數據*/

void UART_send_byte（uint8 dat）

{

SBUF = dat；

while （TI == 0）；

TI = 0；

}

/* UART 發送字符串

第一個參數要發送字符串或數據的首地址

第二個參數是要發送的數據或字符串的長度*/

void UART_send_string（uint8 *buf，uint8 len）

{ uint8 i；

for（i=0；i

UART_send_byte（*buf++）；

}

void delay（void）

{

unsigned int j；

for（j=0；j<10000；j++）；

}

void my_int0（） interrupt 0

{

EX0 = 0；

UART_init（）；

UART_send_string（First，6）；

KEY1 = 0；

delay（）；

KEY1 = 1；

EX0 = 1；

}

main（）

{

int0_init（）；

}

；匯編語言源程序

ORG 0000H

LJMP MAIN

ORG 0003H

LJMP MY_INT0

ORG 0100H

MAIN： SETB IT0 ；下降沿觸發中斷0

SETB EA

SETB EX0

SJMP $

MY_INT0： CLR EX0

LCALL FASONG

CLR P1.7 ；亮燈示意指令發送完畢

LCALL DELAY

SETB P1.7

SETB EX0

RETI

FASONG： MOV SCON， #40H ；串口為工作方式1

MOV PCON， #00H ；SMOD=0，波特率不倍增

MOV TMOD， #20H ；定時器1工作模式2

MOV TH1， #0FDH

MOV TL1， #0FDH ；11.052MHz，9600bps

SETB TR1

CLR A

MOV R7， #06H

MOV DPTR， #TABLE

LOOP： MOVC A，@A+DPTR

MOV SBUF， A

JNB TI， $ ；等待發送完畢

CLR A

CLR TI

INC DPTR

DJNZ R7， LOOP

CLR TR1

RET

DELAY： MOV R6， #01H

L0： MOV R5， #0FFH

L1： MOV R4， #0FFH

DJNZ R4， $

DJNZ R5， L1

DJNZ R6， L0

RET

TABLE： DB 7EH， 04H， 03H， 00H， 01H， 0EFH ；播放第一首歌

END

5 結語

本設計通過設置語音系統能夠有效提高垃圾分類的準確性。有助于樹立正確的垃圾分類的觀念，起到很好的引導和管理作用，并且系統的智能化程度高，并有助于節能環保。

參考文獻：

[1] 樊綱.低碳城市在行動[M].北京：中國經濟出版社，2011.

[2] 王子彥.中國城市垃圾分類回收的問題及對策[J].生態經濟，2009.

[3] 徐金龍.城市生活垃圾管理的國際經驗[J].生態經濟，2012.

作者簡介：薛小晶（1982-），女，南通科技職業學院講師，主要從事機電專業教學研究。