基于單片機的辦公桌智能垃圾桶系統設計及制作

陳春先 張 麗 辛 義

（北京電子科技職業學院，北京101601）

1 概述

隨著社會的進步，人們的生活質量越來越高。在辦公室里都希望自己工位上能有一個微型垃圾桶，這樣不用起身就能隨時存放垃圾。然而現有的垃圾桶需要用手打開蓋子，蓋子上較臟時，增大了人們患病的幾率，危害人們的健康。使用者也更關注垃圾桶的密封性能，畢竟若密封不好，滋生的細菌或者散發的意味極易危害健康。

為滿足人們的實際需要，經過資料查閱及研究，本文設計了一個能實現功能需求的智能垃圾桶控制系統，人員放入垃圾，當人離開時，垃圾桶的蓋子自動關閉，從而避免人與垃圾直接接觸的同時，提供了方便，體現了人性化設計，另外還有垃圾桶內垃圾快裝滿的時候，垃圾桶能自動發出提醒聲，提醒人們清理垃圾。該系統避免了手直接接觸垃圾桶蓋，當垃圾滿時，也不用人眼觀測判斷，系統自動報警，根據提示清理即可。讓使用者充分體驗智能化產品帶來的便利及樂趣。

2 智能垃圾桶系統組成框圖

圖1 智能垃圾桶控制系統結構圖

圖2 系統焊接元件面圖片

圖3 軟件系統流程框圖圖

智能垃圾桶控制系統結構如圖1 所示，控制系統的前向通道由紅外距離傳感器的數據采集輸入及人人體感應檢測模塊輸入兩部分，控制系統的后向通道由蜂鳴報警信號及舵機執行機構動作兩部分組成?？刂葡到y中主控制器選用單片機，采集感應人體信號并與理想值比較，而控制執行舵機機構自動開關蓋；采集垃圾限位信號與標準值比較進而報警警示。

3 硬件系統設計及制作

硬件電路包括幾類：系統控制器單元、距離探測模塊、人體感應模塊、舵機驅動及控制模塊及系統警示模塊。

3.1 硬件系統元器件選型

系統控制器單元選擇STC89C52，距離探測模塊選擇TCRT5000 型的紅外反射距離傳感器。人體感應模塊選擇MH-B型紅外傳感器。舵機驅動模塊選用SG90。報警模塊采用蜂鳴報警及LED 燈指示。采用萬能板搭建系統電路。

3.2 硬件系統焊接

圖4 系統裝配調試圖

按照設計的原理圖進行焊接實施，萬能板焊接元件面如圖2所示，焊接時注意控制系統最小系統元器件盡量緊挨著單片機芯片，極性元件比如電解電容和報警指示發光二極管和蜂鳴器要注意極性判別及檢測，三極管注意是PNP 型的，平面對準自己，依次為E B C，傳感器模塊也有電源極性問題，如若極性接反，會出現該亮不亮，該響的不響。焊接元件面如圖2 所示。

4 軟件系統設計

程序是將各個子模塊銜接成一個整體的橋梁，用程序實現系統的邏輯控制功能。讓單片機查詢人體感應 模塊接收到的短信，根據短信的內容對輸出電路進行控制，從而達到遠程遙控的效果。軟件系統設計采用模塊化程序設計方法，重要的子模塊包括開關蓋子程序及垃圾桶滿檢測子程序以及PWM波形產生模塊等。智能垃圾桶的開蓋時需將舵機旋轉到45°，那么只用輸出一個占空比為1ms 的控制脈沖即可；關蓋時需將舵機旋轉到0°，那么只用輸出一個占空比為0.5ms 的控制脈沖即可。開關蓋子程序需要設定產生PWM波形及調整占空比（圖3）。

5 系統裝配調試

用萬能板裝配該系統，如圖4，本設計的軟件調試與編譯是在Keil uVision4 的環境下進行的程序燒錄之后便可以下載程序進行功能測試：人體檢測傳感器檢測測試：有人靠近垃圾桶，舵機正轉，帶動垃圾桶開蓋。當人遠離人體檢測傳感器時，舵機反轉，帶動垃圾桶關蓋。當關蓋到位時，舵機停轉，垃圾桶保持關閉狀態。垃圾填滿至標準值，蜂鳴器報警，指示燈亮。

6 結論

據操作調試結果表明，本次設計的智能垃圾桶能可靠的完成垃圾桶蓋的自動控制功能，并能指示輸出的狀態，達到了設計的要求，與預期結果基本相符。后期制作用PCB 板，可以減小制作的體積，從而更方便設計系統集成結構。經試用，需求的各項功能均能正常實現，但集成方面仍需要優化處理，才能更方便實用。