基于STM32的智能垃圾桶

楊洪俊 宋艷芳

摘 要：智能垃圾桶具有極其重要意義，可以大大提高效率，降低人工成本。智能垃圾桶具有十分廣闊的市場前景，它將智能技術與清潔技術結合起來，在公共場合方面已經形成了巨大的產業。并且，智能垃圾桶綜合了機械、傳感器、控制理論等學科，同時，融合太陽能充電、自動打包垃圾、提醒垃圾放滿、火焰報警等多方面的知識。智能垃圾桶智能程度高，只需要運輸垃圾即可，實用性強，對環境的適應性好，是目前一個研究重點，也取得了一定的成果。

關 鍵 詞：火焰檢測;智能垃圾桶;STM32

20世紀以來，世界發展非常迅猛，我國在這個發展的潮流中，同樣也不落后，甚至處于前列。生活水平不斷提高的同時，生活垃圾的數量也呈現指數式上升。再加上中國14億的人口，使得中國成為世界上垃圾污染最嚴重的國家之一。我國也采取了一些垃圾處理辦法，例如填埋，回收，等等，雖說有效，但是卻并沒有解決問題，依舊有1/3左右的垃圾沒有得到處理，對環境完成了污染。我們可以想象到，如果一直無法找到最合適的方法處理垃圾問題，那么不久的將來，我們的城市，陸地，海洋將會堆滿垃圾。

1.智能垃圾桶的核心控制

智能垃圾桶的控制原理并不是太復雜，它是利控制核心板STM32，來達到控制各種傳感器的。利用太陽能板給蓄電池充電達到持續續航的能力。利用紅外傳感器測垃圾桶內的垃圾高度以及重力傳感器測垃圾桶內垃圾重量。利用溫度傳感器檢測內部溫度情況做到安全實時監測。同時安裝了自動開合的功能。對于智能垃圾桶的整個設計，從硬件入手。首先是要有一個桶身，然后就是可以實現一個溫度檢測模塊，另外還需要多個能實現揮手開蓋功能和自動避障的紅外感應模塊。最重要的是智能垃圾桶的核心STM32單片機，用來連接其他模塊，實現集中控制。

2.設計

2.1 智能垃圾桶的控制系統設計

智能垃圾桶的控制原理并不是太復雜，它是利控制核心板STM32，來達到控制各種傳感器的。利用太陽能板給蓄電池充電達到持續續航的能力。利用紅外傳感器測垃圾桶內的垃圾高度以及重力傳感器測垃圾桶內垃圾重量。利用溫度傳感器檢測內部溫度情況做到安全實時監測。同時安裝了自動開合的功能。

2.2智能垃圾桶的硬件設計

本文設計的STM32最小系統主要包含時鐘和復位兩部分電路，連接圖如圖3.5所示。為了使系統能夠獲取較精確的主時鐘，本文在時鐘源選擇.上采用了外部晶振電路。由一個8MHZ的晶振和兩個22pF的電容組成。電路上的晶振和兩個電容通常接在靠近單片機接口處，目的是能夠降低外部時鐘的輸出失真也能夠有效的減少開機等待時間[1]。復位電路是微控制器穩定運行的保障，處理器的工作頻率--般很高，極易受到外部的因素干擾如電壓波動或外界區域的電磁干擾。所以，為了使控制系統能夠有序的運行，在選擇控制器上我們需要仔細考慮電源的穩定性。當系統啟動時，供電電壓會有上升過程，直至達到單片機的正常工作電壓。 在此期間為保證單片機不會因電壓波動導致不能穩定工作，因此需要設計一個復位電路讓單片機延時啟動。

主時鐘是一個8MHz的晶體振蕩器和22pF的負載電容共同構成晶體振蕩器電路，其兩端分別是OSC輸入端口和OSC輸出端口。晶體振蕩器是電路的重要組成部分，它的作用是為系統頻率提供依據晶體振蕩器的頻率受單片機運行速度的影響。一般來說，隨著C40和C46成為負載電容器，晶體振蕩器頻率變得越來越高[4]。為了使C40和C46具有相同的特性和尺寸，一般在1.2MHz-12MHz范圍內采用20pF到30pF的電容器，在最后的硬件焊接過程中，為了減小寄生電容的穩定振蕩，晶體振蕩器電路和微控制器將緊密地安裝在一起。

垃圾量檢測就是距離檢測。常用測距方案為超聲波傳感器是，?超聲波傳感器，超聲波頻率高，方向性好，傳播速度為340米/秒，和聲速相同，由于速度較慢，所以分辨率極高，而超聲波傳感器因其結構簡單、價格低廉，穩定可靠，從而應用廣泛。一體超聲波傳感器由于灌封在塑料殼體內，適用于潮濕、煙塵等各種惡劣的測量場合。

DS18B20它支持一線總線接口。它的優點是，體積很小占地面積小，性能優秀，抗干擾能力比較強，穩定性能好，配置方便等，能直接八測得得到的溫度信號直接變換為數字信號。測量溫度范圍為-50～120°C，與實際誤差較小。

2.3智能垃圾桶的軟件設計

本系統主芯片為 STM32F103RCT6，使用 ARM 官方編譯器 MDK 對其程序進行開發，工程主要分為下面幾個部分：

（1）組 USER 下面存放的主要是用戶代碼。

（2）組 HARDWARE 下面存放的是溫度、通信等外設驅動代碼。

（3）組 SYSTEM 是系統相關的共用代碼。

（4）組 CORE 下面存放的是 STM32F1 固件庫當中的啟動文件和核心文件。

（5）組 FWLib 下面存放的是 STM32F1 固件庫文件，可以根據工程需要進行添加或刪除。

（6）README 主要就是為本版本代碼進行相關描述。

3.結論

對于智能垃圾桶的整個設計，從硬件入手。首先是要有一個桶身，然后就是可以實現一個溫度檢測模塊，另外還需要多個能實現揮手開蓋功能和自動打包垃圾的功能。最重要的是智能垃圾桶的核心STM32單片機，用來連接其他模塊，實現集中控制。另外還需要有能給模塊提供能源的電源模塊。

參考文獻：

[1]蔣志林.STM32單片機的原理及硬件電路設計探討[M].數字技術與應用，2015，8（10）：22-65.

[2]譚淑梅.簡析STM32單片機原理及硬件電路設計[J].大慶師范學院學報，2014，2（06）：21-23.

[3]王曉彥.STM32?單片機原理及硬件電路設計[J].南方農機，2020，5（14）：163-164.

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