互聯網+智能垃圾桶設計

李淼鑫，胡俊峰，劉炎楊，張曉娟

（天津職業技術師范大學工程實訓中心，天津，300222）

1 原理與設計

項目的設計理念是打造一款可以語音識別，能夠幫助人們更加方便地進行投放垃圾和垃圾分類，其結構緊湊、運行智能，省去了人們投放垃圾時的煩惱，還能夠對可壓縮垃圾進行壓縮處理，降低垃圾占用的空間。整個結構分為三層，箱體外形尺寸50*50*82cm。第一層為壓縮區域和電路結構，第二層為扇形旋轉投放結構，第三層為垃圾存放及垃圾袋更換結構。整個垃圾投放過程從語音識別到最終垃圾進入垃圾桶內存放的過程實現了自動化運轉，節省了人們投放垃圾的時間，提升了垃圾分類投放的準確性，為垃圾的分類處理提供了保障。

2 硬件設計與實現

2.1 硬件設計

該智能垃圾垃圾箱的硬件設計是利用STM32單片機、語音識別模塊、直流電機、舵機、工業級觸摸串口屏紅外對管傳感器以及相應的供電模塊和設備實現。其整體結構框圖如圖2所示。

圖1 外部結構示意圖

圖2 結構示意圖，去掉箱板

該智能分類垃圾箱的供電電源是通過220V家用電，首先由變壓器將220V變壓至24V，24V用于給壓縮電機供電，然后分別將24V通過穩壓模塊分別穩壓至12V 、6V，用于給電機驅動、舵機、串口屏、單片機、語音模塊等用電硬件供電。制作過程中因過多電源同時供電，導致工作時電壓不穩設備不能正常工作，因此該硬件電路采用了多穩壓單獨供電的方法，保證各個硬件能夠在額定電壓下穩定工作。

2.2 技術功能實現

我們有核心技術壁壘，將云計算、云存儲、數據庫、智能終端結合起來，用戶信譽系統更為我們的產品使用和推廣提供了“軟保障”。另外我們有軟件UI著作權，親近用戶的界面風格和Linux系統設計使得我們可以將系統移植再開發，更加高效地完成長遠需求。

圖3 應用框架

2.3 設計方案

（1）垃圾自動分類可分為以下幾步，第一步選擇模式下選擇自動模式，單片機通過處理語音模塊識別后的信息先控制電機打開垃圾桶門，并將結果顯示在屏幕上如圖，第二步再根據傳過來的數據判斷是否可以壓縮進行壓縮，第三步，打開壓縮倉底部門將垃圾落進分類倉。第四步，根據垃圾所屬類別控制舵機將垃圾旋轉到對應垃圾桶的上方。第五步，控制分類倉底部倉門將垃圾落入對應垃圾桶，分類完成。

（2）垃圾袋更換，通過點擊模式選擇選擇換垃圾袋則可以控制相應垃圾箱的舵機帶動連桿，進行垃圾袋拆裝更換。

（3）垃圾檢測是否裝滿，當屏幕停留在模式選擇頁面，通過紅外對管自動檢測垃圾桶是否裝滿。如果裝滿則屏幕會反饋對應垃圾箱的位置。

（4）手動模式進行垃圾分類。選擇模式選擇下手動模式，點擊選擇相應垃圾，則可進行分類。

圖4 嵌入式程序設計框圖

圖5 屏幕UI軟件設計

2.4 軟件功能實現

該垃圾桶人機交互UI界面自主設計，簡單明了，與單片機程序系統兼容，由該屏幕可控制多種模式，包括自動模式、手動模式、部件調試、垃圾袋的換取、垃圾桶檢滿的顯示等等，同時顯示垃圾種類信息和操作等。由此看出屏幕對整個作品起著畫龍點睛的作用。不僅方便操作，還節省了設計其它按鍵所占用的空間，是當今時代智能設備的標配。

圖6 人機交互操作界面的設計框圖

3 結論

當今社會，還未形成垃圾分類的觀念，人們對垃圾分類的重要性和必要性及垃圾問題的嚴重性和緊迫性意識尚不充足，垃圾問題成為全球性難題。而我們的互聯網智能車系統成本低，性價比高，功能豐富，二次研發性好，靈活性大可用于任何場景，能服務各類社會群體，市場需求大，迎合社會發展需要，環保問題嚴重的今天，迫切需要這樣一種系統來服務社會解決社會問題。我們也會繼續根據國內外科技創意繼續學習，繼續優化本系統功能。