基于太陽能的智能垃圾桶設(shè)計(jì)

鐘輝宏 蔣太平 薛凱 何虎

摘 要：本文介紹了太陽能智能垃圾桶的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)過程。設(shè)計(jì)太陽能智能垃圾桶采用了模塊化設(shè)計(jì)，各部分相互獨(dú)立又相互配合，由紅外傳感器模塊、超聲波測距模塊、光敏電阻模塊、微波人體感性模塊，藍(lán)牙模塊將收集到的數(shù)據(jù)傳給STC15W4K單片機(jī)處理，之后再由單片機(jī)控制電機(jī)，繼電器等器件完成相關(guān)操作。

關(guān)鍵詞：STC15W4K；太陽能；傳感器

1.整體方案

本系統(tǒng)以單片機(jī)作為主要控制模塊，根據(jù)系統(tǒng)的要求本設(shè)計(jì)應(yīng)該有整體的垃圾桶模型，STC15W4K單片機(jī)、紅外感應(yīng)模塊、微波人體探測模塊、步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)、超聲波測距模塊、燈帶、GSM短信模塊、光敏電阻模塊、led指示燈、語音模塊等組成。

（1）單片機(jī)：是核心控制器，用來完成運(yùn)算和邏輯的判斷，是整個(gè)智能垃圾桶的中樞。

（2）電機(jī)和其驅(qū)動(dòng)模塊：用來完成蓋子的打開和關(guān)閉動(dòng)作，也通過特殊裝置達(dá)到鎖住后蓋的作用。

（3）微波人體探測模塊：可以準(zhǔn)確地檢測5到7米內(nèi)有沒有人活動(dòng)，從而在人靠近的時(shí)候做出相應(yīng)的反應(yīng)。

（4）光敏電阻模塊：周圍光線強(qiáng)弱的感應(yīng)單元，用來判斷是否需要照明。

（5）超聲波測距模塊：感應(yīng)桶內(nèi)垃圾到桶頂距離的模塊，通過計(jì)算公式的計(jì)算，和邏輯判斷來選擇是否報(bào)警和發(fā)送短信。

（6）紅外傳感器：用來檢測前方物體，檢測到物體后打開蓋子。

（7）SIM900A模塊；用來發(fā)送短信到指定的手機(jī)號(hào)，告訴清潔工前來處理滿了的垃圾。

（8）燈帶：大約一米長的燈帶圍繞在垃圾桶外殼的一圈，周圍有人的情況下提供夜間照明。

（9）led指示燈：用6個(gè)指示燈來顯示垃圾桶的工作狀態(tài)，分別是一個(gè)總體工作狀態(tài)指示燈（綠色），一個(gè)短信模塊待機(jī)狀態(tài)指示燈（藍(lán)色），四個(gè)垃圾桶剩余容量指示燈（紅色）。

（10）語音提示模塊：有人靠近說“你好”。

2.實(shí)現(xiàn)部分

2.1硬件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)板由單片機(jī)，下載電路和穩(wěn)壓電路組成。

STC單片機(jī)一般是與計(jì)算機(jī)通過串口連接，完成下載燒錄的。本設(shè)計(jì)使用了CH340G芯片，這個(gè)芯片是USB轉(zhuǎn)串口的芯片，所以可以方便的用手機(jī)USB線直接下載程序和為系統(tǒng)供電。

沒有穩(wěn)定的電源，單片機(jī)將不能工作，電路中本設(shè)計(jì)放入了一個(gè)開關(guān)和發(fā)光二極管用于控制和指示電源情況，穩(wěn)壓的部分使用的是AMS1117-5V貼片芯片，最大電流大約1A，能夠保證系統(tǒng)供電。

2.2 軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

本設(shè)計(jì)是按照先判斷翻蓋和照明是否工作，然后檢測容量發(fā)送短信，最后判斷是否有藍(lán)牙信號(hào)的順序，并且不斷循環(huán)以上步驟來工作的。在翻蓋和照明工作中，本文設(shè)計(jì)的流程是先判斷是否有人靠近，再判斷是否白天，如果是晚上就照明，最后判斷有沒有物體出現(xiàn)在門口，有物體才開門。

超聲波檢測距離的流程是：先給模塊的trig腳一個(gè)大于10ms的高電平信號(hào)，然后等待echo 變高電平，高電平后開始計(jì)時(shí)，高電平持續(xù)時(shí)間就是聲波來回所用的時(shí)間，讀出計(jì)時(shí)器的值，就可以判斷距離的遠(yuǎn)近，距離=（高電平時(shí)間*聲速（340M/S））/2。

2.3 藍(lán)牙通信設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)使用了藍(lán)牙模塊可以通過串口向單片機(jī)發(fā)送字符，然后單片機(jī)識(shí)別，控制電子鎖打開和關(guān)上后門，

3.結(jié)果與討論

本設(shè)計(jì)的太陽能智能垃圾桶是一個(gè)比較創(chuàng)新的作品，本設(shè)計(jì)包含：垃圾桶模型，核心控制板，紅外，超聲波等傳感器，電機(jī)驅(qū)動(dòng)板，太陽能電源模塊，發(fā)送短信模塊等部分。通過程序垃圾桶可以完成自動(dòng)翻蓋，人體識(shí)別，發(fā)送短信等一般垃圾桶不能完成的功能。

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