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1、龍巖學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 題目： 基于單片機(jī)的智能垃圾桶設(shè)計(jì) 專業(yè)： 電子信息工程 學(xué)號(hào)： 2014041808 作者： 陳志涵 指導(dǎo)教師(職稱)： 曾瑋 副教授 二一六年五月二十三日基于單片機(jī)的智能垃圾桶設(shè)計(jì)【摘要】本文提出一種基于單片機(jī)STC89C51的智能垃圾桶的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)主要由超聲波測(cè)量距離模塊、光電感應(yīng)模塊、電機(jī)模塊和語音提示模塊等功能模塊組成，以單片機(jī)為控制器，通過超聲波傳感器、光電傳感器來獲取距離數(shù)據(jù)，再通過數(shù)模轉(zhuǎn)換及單片機(jī)處理后發(fā)出相應(yīng)的命令，外圍電路執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，假設(shè)當(dāng)超聲波傳感器檢測(cè)到人距離垃圾桶的距離小于設(shè)定距離時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)垃圾桶蓋自動(dòng)翻開；如果光電傳感器檢測(cè)到垃圾桶裝滿，系統(tǒng)
2、就會(huì)有語音進(jìn)行提示；在規(guī)定時(shí)間對(duì)垃圾桶進(jìn)行噴灑消毒劑消毒。本設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)垃圾桶相比，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定，且具有操作方便、低成本、智能化等優(yōu)點(diǎn)，能有效提高垃圾分類的效率，是減少環(huán)境污染的一個(gè)可行的措施?！娟P(guān)鍵詞】單片機(jī) 光電傳感器 超聲波傳感器 智能垃圾桶IDesignofIntelligentGarbageBinBasedonSingleChipMicrocomputer【Abstract】 This paper is a design of intelligent ashbin based on MCU STC89C51, which is composed of ultrasonic d
3、istance measuring module, photoelectric sensor module, motor module and the voice prompt module function module. With MCU as the controller, ultrasonic sensors and photoelectric sensors are used to obtain the distance data, and then issue the corresponding command through the digital to analog conve
4、rsion and single chip processing and peripheral circuits execute corresponding action, hypothesis when the ultrasonic sensor etects that the distance between the people and the garbage bin is smaller than the set distance, the motor rotates a trash can lid opens automatically, if full of photoelectr
5、ic sensor detection to the garbage can, the system will have the voice prompt and can be sprayed disinfectant for the garbage in the prescribed time . Compared with the traditional garbage can, the design has the advantages of simple structure, stable performance, convenient operation, low cost, int
6、elligent, etc., and can effectively improve the garbage classification and reduce the environmental pollution.【Key Words】 singlechip Photoelectric sensor ultrasonic sensor Intelligent garbage can I基于單片機(jī)的智能垃圾桶設(shè)計(jì)目錄第1章 緒 論11.1 選題意義11.2 發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)11.3 課題的主要內(nèi)容21.3.1 課題內(nèi)容21.3.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容21.4 本章小結(jié)2第2章 系統(tǒng)硬件電路32.1 系
7、統(tǒng)總體框架32.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)32.2.1 STC89C51RC單片機(jī)簡(jiǎn)介32.2.2 復(fù)位電路42.3 光電傳感器模塊52.4 電機(jī)模塊62.5 超聲波測(cè)距模塊72.6 語音模塊82.7 噴灑消毒劑電路82.8 本章小結(jié)9第3章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)103.1 系統(tǒng)總體程序設(shè)計(jì)流程圖103.2 超聲波檢測(cè)程序設(shè)計(jì)113.3 語音模塊的程序設(shè)計(jì)123.4 自動(dòng)消毒的程序設(shè)計(jì)133.5 本章小結(jié)13第4章 系統(tǒng)調(diào)試144.1 硬件調(diào)試144.2 軟件調(diào)試14第5章 成品模擬及設(shè)計(jì)總結(jié)165.1 成品模擬165.2 設(shè)計(jì)總結(jié)18致謝20參考文獻(xiàn)21附錄一22附錄二23第1章 緒 論1.1 選題意義現(xiàn)如
8、今，垃圾存在于我們生活各個(gè)方面，同樣也影響我們生活的各個(gè)方面，倘若不能及時(shí)有效地解決，將會(huì)帶來相當(dāng)棘手的問題。對(duì)于如何處理垃圾問題的措施也是不勝枚舉，概括起來主要有兩大方向，一個(gè)從生產(chǎn)方面入手，比如鼓勵(lì)生產(chǎn)使用如遇潮濕可很快溶化的塑料袋或是容易降解的外包裝；另一個(gè)就是廢物回收處理，而將垃圾進(jìn)行分類回收就是其中一種有效的辦法。而作為存放垃圾的垃圾桶，已然成為了我們生活中不可或缺的物品了，不僅在家里房間里需要它，在公共休閑娛樂場(chǎng)所更是不可或缺的。市面上的垃圾桶也是總類繁多，有的垃圾桶更是與裝飾品結(jié)合起來，既實(shí)用又美觀，普遍也都是有進(jìn)行垃圾的分類。但就目前看來，收益甚微，不論是在垃圾分類還是垃圾的存
9、放，人們?cè)谕斗爬臅r(shí)候有可能會(huì)接觸到細(xì)菌微生物，大家在投放垃圾的時(shí)候都是近而遠(yuǎn)之，丟放垃圾的方式經(jīng)常是拋的，“投籃”技術(shù)不佳的就很容易導(dǎo)致沒扔進(jìn)垃圾桶了，從而污染了環(huán)境；而且普遍人們對(duì)垃圾分類的意識(shí)淡薄，如果在人們丟放垃圾的時(shí)候給予語音提示，相對(duì)于文字或者是圖片提醒來說的話，效果會(huì)更好，所以需要研究和開發(fā)一種集多種優(yōu)點(diǎn)且更加智能的垃圾桶。1.2 發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)普通的垃圾桶主要有敞口式，腳踩式還有翻蓋式的，現(xiàn)在市面上已經(jīng)有成熟的智能垃圾桶的產(chǎn)品了，采用超聲波或紅外范圍感測(cè)技術(shù)，能夠在手或者物體接近時(shí)，自動(dòng)打開蓋子。雖然產(chǎn)品已經(jīng)不再需要人用手或者腳踩的方式去打開蓋子，但是功能還是比較單一，一般適
10、用于家庭和辦公環(huán)境居多，而這類環(huán)境大多數(shù)人會(huì)傾向于購買普通的垃圾桶，因?yàn)閷?duì)于像家庭這種小環(huán)境內(nèi)，簡(jiǎn)單的普通垃圾桶已經(jīng)很適合了。還有一類是利用太陽能來給垃圾桶供能1，配備有壓縮機(jī)，當(dāng)垃圾快要放滿時(shí)，壓縮機(jī)會(huì)短時(shí)間內(nèi)把垃圾的體積壓縮為原來的四分之一，這樣大大增加空間利用率，但是不具備垃圾分類的功能。因?yàn)槭抢锰柲?，所以此類垃圾桶大抵都是適用于戶外環(huán)境，這也同時(shí)成為它局限了，商業(yè)價(jià)值不是很高，沒有得到廣大商家的青睞，沒有得到廣泛使用。伴隨著社會(huì)的不斷發(fā)展以及人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，垃圾處理問題必將越來越受到關(guān)注，從而也會(huì)提高垃圾桶廠家對(duì)新型智能垃圾桶的興趣，并帶動(dòng)其走向“智能化”和“多樣化”?，F(xiàn)如
11、今，不論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，都還沒有開發(fā)出來可以用直接自動(dòng)的把垃圾自行分類的控制系統(tǒng)，現(xiàn)在的垃圾處理也是僅僅停留在對(duì)垃圾的簡(jiǎn)單分類，比如說之前提到的將垃圾體積壓縮，目前來說要實(shí)現(xiàn)垃圾分類最終還是需要人類自己將垃圾進(jìn)行分類。垃圾桶自動(dòng)垃圾分類的實(shí)現(xiàn)還有很一段路要走，垃圾桶也會(huì)朝著這一方向發(fā)展，變得更加方便智能，變得更加衛(wèi)生、干凈，更貼近我們的生活，智能垃圾桶也會(huì)普及到家家戶戶。1.3 課題的主要內(nèi)容1.3.1 課題內(nèi)容設(shè)計(jì)并制作基于單片機(jī)的智能垃圾桶控制系統(tǒng)，以51單片機(jī)為控制芯片，并結(jié)合所學(xué)知識(shí)以及相應(yīng)的傳感器電路，實(shí)現(xiàn)更加智能化、更加適用于人類的垃圾桶，可實(shí)現(xiàn)以下幾點(diǎn)功能：1.自動(dòng)檢測(cè)物體接近；
12、2.垃圾桶裝滿提示；3.垃圾桶蓋的自動(dòng)開啟和關(guān)閉；4.間隔一定時(shí)間自動(dòng)消毒；1.3.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容1.傳感器檢測(cè)電路；2.語音提示電路；3.自動(dòng)開啟蓋子電路；4.自動(dòng)消毒電路；1.4 本章小結(jié)通過這一章對(duì)智能垃圾桶的發(fā)展現(xiàn)狀以及未來發(fā)展的趨勢(shì)行進(jìn)了詳細(xì)的介紹，我們知道垃圾桶在人們的生活中扮演著重要的角色，也闡明了課題設(shè)計(jì)的意義。了解了現(xiàn)階段智能垃圾桶的發(fā)展?fàn)顩r，在設(shè)計(jì)思路上也有了方向。28第2章 系統(tǒng)硬件電路2.1 系統(tǒng)總體框架本次基于單片機(jī)的智能垃圾桶的設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的功能有：自動(dòng)檢測(cè)物體接近、垃圾桶蓋的自動(dòng)開啟和關(guān)閉、垃圾裝滿自動(dòng)語音提示、定時(shí)自動(dòng)消毒等。本系統(tǒng)不僅可以讓扔垃圾變得更方便，還可
13、以提高人們對(duì)垃圾分類的習(xí)慣，使環(huán)境更加干凈整潔。本次智能垃圾桶選用STC89C51RC單片機(jī)來控制。圖2-1 為系統(tǒng)框圖。 單 片 機(jī)光電傳感器模塊器自動(dòng)翻蓋語音提示超聲波模塊定時(shí)消毒圖2-1 系統(tǒng)框圖2.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)2.2.1 STC89C51RC單片機(jī)簡(jiǎn)介如圖2-2為STC89C51RC引腳圖。圖2-2 STC89C51RC引腳圖本次設(shè)計(jì)使用一個(gè)STC89C51RC單片機(jī)2，由于具有技術(shù)十分成熟且穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，所以廣泛運(yùn)用在電子電路設(shè)計(jì)中，其特點(diǎn)：4K字節(jié)的Flash閃存，32個(gè)可編程I/O端口線，128字節(jié)的內(nèi)部RAM；兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，兩級(jí)5向量中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信
14、端口，以及芯片上的時(shí)鐘振蕩器電路。51單片機(jī)P0端口口是開漏輸出，而P1、P2以及P3端口是弱上拉輸出。如果P0作為普通的I/O來用時(shí)，必須外部接上上拉電阻。而P1、P2、P3的結(jié)構(gòu)差異不大，輸出接在上拉電阻與mos管漏極之間。2.2.2 復(fù)位電路復(fù)位電路的作用就是使系統(tǒng)回到最開始時(shí)的狀態(tài)，有點(diǎn)類似于計(jì)算器的C鍵。51單片機(jī)的復(fù)位可以通過外部的電路來實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)單的復(fù)位電路可以是電阻加上電容即可組成了。通常使用按鈕復(fù)位和上電復(fù)位兩個(gè)方式。本設(shè)計(jì)選用的是上電復(fù)位電路，如圖2-3所示，上電自動(dòng)復(fù)位是vcc給電容c1充電加到rst上的高電平，這個(gè)高電平會(huì)隨著c1的充電漸漸下降，電容c1的充電時(shí)間決定了r
15、st上的高電平，而后電容相當(dāng)于開路，rst拉低。圖2-3復(fù)位電路圖2.3 光電傳感器模塊光電傳感器模塊是通過反射型光電傳感器在檢測(cè)距離內(nèi)檢測(cè)有沒有物體存在，通過比較器候輸出給單片機(jī)系統(tǒng)，然后又后者程序執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作。該傳感器模塊采用2并行RPR220傳感器電路3，光電傳感器模塊電路圖如圖2-5所示。本次垃圾桶分為兩個(gè)小桶，所以由兩個(gè)反射型光電探測(cè)器RPR220和四電壓比較器LM3934組成。RPR220傳感器實(shí)際上是由兩部分組成，分別是紅外發(fā)射二極管和接收管，顧名思義，一個(gè)用于接收而另一個(gè)用于發(fā)射；LM3934是4電壓比較器，里面集成4個(gè)比較器，引腳圖如圖2-4所示。圖2-4 LM3934引腳圖
16、圖2-5光電感應(yīng)模塊電路如圖2-5所示，就U4管來說，當(dāng)沒有物體接近時(shí)，光電傳感器的發(fā)射管所發(fā)射的紅外光沒有發(fā)射回來，即接收管未接收到，接收管截止，3,4不通，則對(duì)于比較器的5腳就有一個(gè)電壓。比較器U5的4腳接華東變阻器，可滑動(dòng)直至4腳電壓為2v上下，作為基準(zhǔn)電壓；當(dāng)光電傳感器接收管為接收到反射光，5腳有電壓，且比4腳的基準(zhǔn)電壓大時(shí)，即正端大于負(fù)端，LM393的2腳輸出高電平給單片機(jī)；相反的，當(dāng)有物體靠近，并且形成反射時(shí)，則LM393的2腳輸出低電平給單片機(jī)，執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作。2.4 電機(jī)模塊本次垃圾桶系統(tǒng)內(nèi)部有兩個(gè)類別的小垃圾桶，配有一個(gè)大蓋子，即開蓋則兩個(gè)類別的小垃圾桶同時(shí)開啟，關(guān)閉也是。電機(jī)
17、模塊用于開啟和關(guān)閉垃圾桶的蓋子，需要較為精準(zhǔn)的定位控制，所以相對(duì)于直流電機(jī)而言，步進(jìn)電機(jī)在定位控制中較為出色。步進(jìn)電機(jī)是開環(huán)控制元件4，它將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為角位移或者是線位移。通常的狀況下脈沖個(gè)數(shù)和頻率直接決定著步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速大小，給多少個(gè)脈沖即轉(zhuǎn)過多少角度，可控性和穩(wěn)定度上面很優(yōu)秀。脈沖序列的更變可以很輕松地變動(dòng)轉(zhuǎn)向。把步進(jìn)電機(jī)看成一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的話，那么驅(qū)動(dòng)信號(hào)就是讓步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的汽油，沒有汽油的話，發(fā)動(dòng)機(jī)則無法工作，本次設(shè)計(jì)采用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)是ULN2003芯片5，驅(qū)動(dòng)電路如圖2-6所示。圖2-6電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖ULN2003電流增壓大，可以帶高負(fù)載電流運(yùn)行，可以用在各種有較大功率驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng).將U
18、LN2003的4到7引腳分別一次接入單片機(jī)的P2口，10到13引腳分別與步進(jìn)電機(jī)的1至4接口相連接，控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。ULN2003的GND腳接地，9腳vcc和P1的5腳相連接，如圖2-7所示。單片機(jī)的P2.0口對(duì)應(yīng)ULN2003的A，單片機(jī)的P2.1口對(duì)應(yīng)ULN2003的B相,單片機(jī)的P2.2口對(duì)應(yīng)ULN2003的C相,單片機(jī)的P2.0口對(duì)應(yīng)ULN2003的D相。2.5 超聲波測(cè)距模塊超聲波測(cè)距模塊一共有4個(gè)引腳6,7，引腳1接電源，引腳4接地，觸發(fā)信號(hào)的輸入端接到單片機(jī)的P3.4端口，信號(hào)輸出端3腳接到P3.5端口。由單片機(jī)的I/O端口產(chǎn)生一10us以上高電平，單片機(jī)同時(shí)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)超聲
19、波被物體反彈回來并接收時(shí)，超聲波模塊會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高低電平的跳變并輸出給單片機(jī)，單片機(jī)記錄發(fā)出方波到跳變的時(shí)間。通過公式：距離等于時(shí)間與聲速的乘積的一半，最終得出距離，本次設(shè)計(jì)沒有加入顯示模塊，沒有很精確的獨(dú)處距離并顯示，而是單單用于檢測(cè)物體靠近，而相較于光電檢測(cè)物體，超聲波的準(zhǔn)確度和精度都比較高，而且穩(wěn)定性也比較好，不容易受環(huán)境因素干擾。具體模塊電路圖如圖2-7所示。圖2-7超聲波測(cè)距模塊電路圖2.6 語音模塊WT588D語音模塊是可重復(fù)擦除燒寫的的單片機(jī)語音芯片8，模塊的上位機(jī)軟件操作簡(jiǎn)單容易上手，可以對(duì)任意語音進(jìn)行組合。而且模塊與單片機(jī)可直接交互，可以通過發(fā)送地址碼來觸發(fā)播放指定的語音，模塊
20、可存儲(chǔ)220段的語音。本次設(shè)計(jì)采用三線串口的控制模式來控制語音輸出。語音模塊電路如圖2-8所示。圖2-8語音模塊電路圖圖2-9語音模塊引腳圖2.7 噴灑消毒劑電路由于本次設(shè)計(jì)主要側(cè)重于垃圾桶的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，所以用led指示燈來模擬消毒劑噴灑。當(dāng)系統(tǒng)定時(shí)時(shí)間60ms到，單片機(jī)P3.3口變?yōu)榈碗娖?，led燈亮，即垃圾桶正在噴灑消毒劑進(jìn)行消毒，led燈滅即停止，每60s循環(huán)一下，可有效的抑止細(xì)菌的滋生還有垃圾腐爛發(fā)臭。噴灑消毒劑電路如圖2-10所示。圖2-10噴灑消毒劑電路圖2.8 本章小結(jié)這一章對(duì)智能垃圾桶系統(tǒng)的幾個(gè)重要模塊的硬件進(jìn)行了詳細(xì)的說明，在這一設(shè)計(jì)過程中，通過查閱書籍和網(wǎng)上資料，并結(jié)合
21、在學(xué)校學(xué)到的知識(shí)，一步步從整體的框架到具體的每個(gè)模塊的設(shè)計(jì)，最后得出最終的原理圖。每一個(gè)模塊的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性都決定著最終整個(gè)系統(tǒng)的成敗。硬件部分的確定，也就為整個(gè)系統(tǒng)打下基石。第3章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)總體程序設(shè)計(jì)流程圖系統(tǒng)程序分為三個(gè)大塊，分別是超聲波檢測(cè)程序、自動(dòng)消毒程序和語音提示程序。系統(tǒng)從外部接入5V電源，通電后，先把各個(gè)模塊初始化，然后系統(tǒng)開始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)到達(dá)60s后，啟動(dòng)自動(dòng)消毒功能；在此期間，如果超聲波系統(tǒng)檢測(cè)到物體接近10cm后，啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)控制程序和語音提示功能，語音模塊提示將垃圾分類，并且步進(jìn)電機(jī)同步正向轉(zhuǎn)動(dòng)開啟垃圾桶蓋，3秒后反向轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)閉；如果光電傳感器檢測(cè)到垃圾已滿
22、的話，也將啟動(dòng)語音提示功能，語音提示“一號(hào)垃圾箱滿”或者“二號(hào)垃圾箱滿”，視情況而定，兩個(gè)類別的垃圾桶都裝滿則提示“一、二號(hào)垃圾箱已滿”。系統(tǒng)總體程序流程圖如圖3-1所示。開始模塊初始化超聲波測(cè)量距離判斷1號(hào)和2號(hào)垃圾桶滿的情況N到達(dá)消毒時(shí)間？N開門狀態(tài)？物體接近10cm？N垃圾已滿？NYYYY噴灑消毒劑電機(jī)正轉(zhuǎn)開門，語音播報(bào)：垃圾放置請(qǐng)分類延時(shí)3s關(guān)門語音播報(bào)相關(guān)信息“1號(hào)垃圾箱已滿”“2號(hào)垃圾箱已滿”圖3-1系統(tǒng)總體程序設(shè)計(jì)流程圖3.2 超聲波檢測(cè)程序設(shè)計(jì)超聲波主要運(yùn)用在測(cè)量距離上面，通過單片機(jī)產(chǎn)生一段連續(xù)的高電平給超聲波，單片機(jī)同時(shí)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)超聲波被物體反彈回來并接收時(shí)，超聲波模塊會(huì)產(chǎn)
23、生一個(gè)高低電平的跳變并輸出給單片機(jī)，單片機(jī)統(tǒng)計(jì)處發(fā)出方波到跳變的時(shí)間。通過公式：距離等于時(shí)間與聲速的乘積的一半，最終得出距離。而本次設(shè)計(jì)最主要的是用來超聲波來檢測(cè)物體靠近與否。下圖為超聲波檢測(cè)程序流程圖。開始單片機(jī)發(fā)送脈沖給超聲波，開啟模塊定時(shí)器清零Nc_recive為高？Y開啟定時(shí)器c_recive為低？NY讀取時(shí)間，計(jì)算出距離返回圖3-2超聲波檢測(cè)程序流程圖3.3 語音模塊的程序設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用三線串口控制模式，不僅可以控制語音播放和停止，還能夠控制音量的高低。可以發(fā)送0219的地址位，每個(gè)地址對(duì)應(yīng)相應(yīng)語音段，最多220段語音段。復(fù)位信號(hào)在發(fā)碼前拉低5ms之后保持高電平，片選信號(hào)拉低5ms。
24、控制時(shí)序圖如圖3-3圖3-3超聲波測(cè)距子程序流程圖語音模塊控制時(shí)序圖框圖如圖3-4所示。初始化主循環(huán)N按鍵動(dòng)作？Y地址累加發(fā)送串口程序圖3-4語音模塊控制時(shí)序框圖3.4 自動(dòng)消毒的程序設(shè)計(jì)噴灑消毒劑部分設(shè)計(jì)由led模擬，時(shí)間到達(dá)60s開啟噴灑消毒劑，噴灑時(shí)間持續(xù)為1s，然后重新開始計(jì)時(shí)并循環(huán)。具體程序流程圖如下：開始開始計(jì)時(shí)N計(jì)時(shí)200ms？Yxiaodu累加NXiaodu大于等于300？Y消毒1秒，消毒置零重新計(jì)時(shí)返回圖3-5自動(dòng)消毒程序流程圖3.5 本章小結(jié)程序就是一個(gè)系統(tǒng)的大腦，所有的命令都由它來發(fā)出，而程序流程圖就是來表示程序的框架，有利于增加程序的條理性，也有助于讀程序。從整體程序流
25、程圖細(xì)化到每個(gè)模塊子程序，它決定系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)的穩(wěn)定度和性能。第4章 系統(tǒng)調(diào)試硬件電路搭建和程序編寫完之后，就是對(duì)系統(tǒng)的調(diào)試了。調(diào)試過程中存在著很多不確定因素，在硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)若存在著缺陷或是錯(cuò)誤，在調(diào)試階段就會(huì)被放大。4.1 硬件調(diào)試本次設(shè)計(jì)由于制作工序的關(guān)系選用普通的萬能板而沒有用pcb板來制作。然后對(duì)照著原理圖和元器件將器件的位置確定下來后，進(jìn)行焊接。由于是萬能版，所以很多走線需要用到跳線來完成，這也影響到了這個(gè)設(shè)計(jì)的美觀。焊接前應(yīng)先將各個(gè)模塊進(jìn)行模擬，測(cè)試一下電路設(shè)計(jì)是否存在問題，把模塊電路先在面包板上搭建起來，然后可以通過led燈來觀察輸出是否正常，有的則需要借助示波器來進(jìn)行觀察。在
26、調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)了有錯(cuò)焊的地方，如圖4-2所示，元器件焊點(diǎn)很近而且多，一不注意的話就可能就搭在一起了。這個(gè)故障也是花費(fèi)大量的時(shí)間來排查，先通過程序運(yùn)行的狀況將問題點(diǎn)大致范圍確定下來，然后再細(xì)致的排查故障點(diǎn)。圖4-1焊接完的萬能版4.2 軟件調(diào)試除了程序編寫的問題，軟件的調(diào)試是建立在硬件調(diào)試的基礎(chǔ)上來進(jìn)行的。程序編寫最常見的故障就是編譯失敗了，本次使用的是c語言來編寫程序9，有幾次由于輸入法的問題一直導(dǎo)致編譯不成功，后面就比較注意這個(gè)問題并少犯錯(cuò)；編寫完之后配合著硬件調(diào)試的同步進(jìn)行，在確定了硬件沒問題后，調(diào)試起來就比較有針對(duì)性，效率也會(huì)大大增大，主要是參數(shù)的修改和程序的優(yōu)化，程序的優(yōu)化可以提高系
27、統(tǒng)的穩(wěn)定度，減少程序運(yùn)行錯(cuò)亂的發(fā)生。第5章 成品模擬及設(shè)計(jì)總結(jié)5.1 成品模擬經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)和不斷的調(diào)試，最終達(dá)到了預(yù)想的結(jié)果。當(dāng)人或物體接近至距離超聲波傳感器小于10cm時(shí)，用白色紙板來模擬人體，如圖5-1所示。然后系統(tǒng)語音提示“垃圾放置請(qǐng)分類”，同時(shí)垃圾桶蓋子自動(dòng)開啟，如圖5-2為垃圾桶蓋子關(guān)閉狀態(tài)，然后步進(jìn)電機(jī)慢慢左轉(zhuǎn)開啟，垃圾桶翻蓋狀態(tài)如圖5-3所示。圖5-1人接近垃圾桶模擬圖圖5-2垃圾桶蓋子關(guān)閉狀態(tài)圖5-3垃圾桶翻蓋狀態(tài)翻蓋動(dòng)作完成后延時(shí)3s，讓人扔放垃圾，然后步進(jìn)電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)重新關(guān)閉蓋子。本次設(shè)計(jì)的垃圾桶又分有兩個(gè)垃圾桶，用于垃圾的分類，有一號(hào)垃圾桶和二號(hào)垃圾桶，所以配有兩個(gè)用于檢
28、測(cè)垃圾是否裝滿的光電傳感器，當(dāng)一號(hào)垃圾桶裝滿時(shí)（用手指模擬垃圾裝滿），語音提示“一號(hào)垃圾桶裝滿”如圖5-4，二號(hào)垃圾桶裝滿如圖5-5所示。圖5-4一號(hào)垃圾桶裝滿模擬圖圖5-5二號(hào)垃圾桶裝滿模擬圖當(dāng)兩個(gè)垃圾桶同時(shí)裝滿時(shí)，也會(huì)對(duì)應(yīng)的兩個(gè)指示燈都亮起，并且語音提示“一、二號(hào)垃圾桶已滿”。本次系統(tǒng)還有自動(dòng)消毒功能，每過60秒，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)對(duì)垃圾桶進(jìn)行消毒，由圖5-6自動(dòng)消毒模擬圖中的紅燈來模擬，每次消毒的持續(xù)時(shí)間設(shè)為1秒。圖5-6自動(dòng)消毒模擬圖5.2 設(shè)計(jì)總結(jié)本次基于單片機(jī)的垃圾桶的設(shè)計(jì)，具有自動(dòng)開蓋，語音提示以及自動(dòng)消毒等功能，主要的設(shè)計(jì)目的是為了提高人們的垃圾分類意識(shí)，將垃圾分類逐漸形成一種習(xí)慣，
29、提高垃圾回收利用率，從而減少人類對(duì)環(huán)境的污染。時(shí)代在進(jìn)步，科技在進(jìn)步，人類的環(huán)保意識(shí)也要也必將越來越強(qiáng)，智能垃圾桶也會(huì)在不久的將來走進(jìn)我們的生活。本次設(shè)計(jì)通過對(duì)網(wǎng)上的現(xiàn)有產(chǎn)品的參考與借鑒，取其精華取其糟粕，舍棄了一些相對(duì)雞肋的功能，確定了較為合理的設(shè)計(jì)方案。當(dāng)然，本次設(shè)計(jì)相比正真的智能垃圾桶還是很粗糙的10，也還有很多細(xì)節(jié)需要進(jìn)行優(yōu)化的，這在后面會(huì)慢慢完善；還有就是一些功能的欠缺，如電源部分可以使用太陽能來供能，就更加環(huán)保了；還有可以加入對(duì)金屬的檢測(cè)分類，甚至是對(duì)垃圾自動(dòng)進(jìn)行分類11，這些在未來可能會(huì)實(shí)現(xiàn)的，由于本身學(xué)識(shí)的欠缺，還有各方面能力的不足，這次設(shè)計(jì)存在很多需要改進(jìn)的地方，爭(zhēng)取在后面的
30、學(xué)習(xí)工作中，不斷改進(jìn)。致謝經(jīng)過這一段時(shí)間的忙碌，設(shè)計(jì)終于完成了，感謝我的指導(dǎo)老師曾瑋老師，在課題設(shè)計(jì)的時(shí)，我還是毫無頭緒也沒有方向，多虧了來時(shí)的指導(dǎo)踩最終確定下來，并給予我專業(yè)知識(shí)的指導(dǎo)，我才能如期完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。老師平時(shí)課程繁多，還耐心的對(duì)我的論文進(jìn)行審查批注，做事一絲不茍，細(xì)致入微，每次修改都是耐心的跟我講解修改的重點(diǎn)。除了感謝我的指導(dǎo)老師，也感謝任課老師們以及班上同學(xué)的幫助，有了老師們的認(rèn)真教學(xué)才可以完成這次的設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)1李偉國(guó).網(wǎng)記看兩會(huì):太陽能垃圾桶蓋子可自動(dòng)開關(guān)http:/ 2張毅剛,彭喜元.單片機(jī)原理與應(yīng)用設(shè)計(jì)M.電子工業(yè)出版社,2008.3國(guó)勝,陸明,常天慶.基于光電傳感
31、器電路的迷宮機(jī)器人設(shè)計(jì)J. 單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用,2011(01):65-674Mohanty Kant Nalin;Muthu Ranganath.Microcontroller based PWM controlled four switch three phase I nverter fed induction motor driveJ. Serbian Journal of Electrical Engineering 2010(02):195-204.5鄭振杰,江衍煊,游德智. 單片機(jī)結(jié)合ULN2003驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)J.電機(jī)技術(shù),2010(06):44-466孔明,侯蕊,趙軍.基于F
32、PGA的超聲波測(cè)距系統(tǒng)J.儀表技術(shù)與傳感器,2013(06):78-83.7鄭暉,林樹青.超聲檢測(cè)M.中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社,2008.8王春武,劉春玲,秦政坤,王廣德,王立忠. 基于WT588D模塊的語音播報(bào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.電子技術(shù)應(yīng)用,2012(01)21-121.9唐國(guó)明,王智群.C語言程序設(shè)計(jì)M.清華大學(xué)出版社,2009.10徐強(qiáng)民,陳學(xué)平,唐洪興,張華.農(nóng)戶庭院衛(wèi)生垃圾箱制作及利廢技術(shù)J.農(nóng)村能源,1996(01):24-25.11朱杜.垃圾分類管理到位J. 鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)導(dǎo)報(bào),2008(08):171-171.附錄一附錄二#include #define uchar unsigned cha
33、r #define uint unsigned int #include sbit led = P33; /xiaodusbit c_send = P34;/chaoshengjiesbit c_recive = P35;/chaoshengshouuchar flag_hc_value; bit flag_200ms ;sbit hongwai_1 = P15; /hongwai1sbit hongwai_2 = P16; /hongwai2uchar hw1_value ;uchar hw2_value ;uchar hw12_value ;uchar flag_k_g ; uint xi
34、aodu; long distance; uint set_d; bit flag_csb_juli; uint flag_time0; uchar menu_1; uchar a_a;sbit VRST = P14; sbit VBUSY= P13;sbit VSDA = P12; sbit VCS = P11; sbit VSCL = P10;uchar yujing3;uchar flag_z_f; unsigned char code zheng4=0 x08,0 x04,0 x02,0 x01;/zhengunsigned char code fan4=0 x01,0 x02,0 x
35、04,0 x08;/fanuint bjdj_value; uchar i;uchar flag_lj_value; uchar flag_guan;void delay_uint(uint q)while(q-);void bujindj() if(flag_z_f != 0)if(flag_z_f = 1) /kaibjdj_value +;if(bjdj_value = 127)flag_z_f = 0;P2 = P2 & 0 xf0;if(flag_z_f = 2) /guanif(bjdj_value = 1)flag_z_f = 0;bjdj_value = 1;P2 = P2 &
36、 0 xf0; bjdj_value -;for(i=0;i4;i+) if(flag_z_f = 2) /guanP2=zhengi; /else if(flag_z_f = 1)/kaiP2=fani; delay_uint(900); void delay_1ms(uint q)uint i,j;for(i=0;iq;i+)for(j=0;j120;j+);void delay_us (unsigned int us)while(us-)_nop_();void Send_threelines(unsigned char addr) unsigned char i;if(VBUSY =
37、1)VRST=0;delay_1ms(5);VRST=1;delay_1ms(20);VCS=0;delay_1ms(5); for(i=0;i=1;delay_us(150); VSCL=0;delay_us(150); VCS=1;void delay()_nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); void send_wave()c_send = 1; delay();c_send = 0; TH0 = 0; TL0 = 0;TR0 = 0; while(
38、!c_recive); TR0=1;while(c_recive) flag_time0 = TH0 * 256 + TL0;if(flag_time0 40000) TR0 = 0;flag_csb_juli = 2;distance = 888;break ;else flag_csb_juli = 1;if(flag_csb_juli = 1)TR0=0; distance =flag_time0; distance *= 0.017; if(distance 500) distance = 888; void time_init() EA = 1; TMOD = 0X11; ET0 =
39、 1; TR0 = 1; ET1 = 1; TR1 = 1; void main()static uchar value;led = 0; delay_1ms(200);P0 = P1 = P2 = P3 = 0 xff;send_wave();time_init();while(1)bujindj(); if(flag_200ms = 1)flag_200ms = 0;xiaodu +;if(xiaodu = 300) /60sled = 0;if(xiaodu = 305) xiaodu = 0;led = 1;send_wave();if(distance = 2)if(flag_z_f
40、 = 0) Send_threelines(0 x1d); /fenleivalue = 0;flag_z_f = 1; /kaiflag_k_g = 1; flag_guan = 0;else value = 0;if(flag_z_f = 0)flag_guan+;if(flag_guan = 15) /3sflag_guan = 0;if(flag_k_g = 1)flag_k_g = 2;flag_z_f = 2; /guanif(hongwai_1 = 0) & (hongwai_2 = 0)/doumanhw12_value +;if(hw12_value 5)hw12_value
41、 = 0;Send_threelines(0 x1c); else hw12_value = 0;if(hongwai_1 = 0) /1hw1_value +;if(hw1_value 5)hw1_value = 0;Send_threelines(0 x1a); else/hw1_value = 0;if(hongwai_2 = 0) /2hw2_value +;if(hw2_value 5)hw2_value = 0;Send_threelines(0 x1b); else/hw2_value = 0;void time0_int() interrupt 1 flag_hc_value +; void time1_int() interrupt 3static uchar value;TH1 = 0 xf8;TL1 = 0 x30; /2msvalue+;if(value = 100)value = 0;flag_200ms = 1;
基于單片機(jī)的智能垃圾桶設(shè)計(jì)
