畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)號(hào)系部年級(jí)專業(yè)指導(dǎo)教師摘要本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于STC89C52RC多功效垃圾箱控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由超聲波測(cè)距電路、光電感應(yīng)模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和語(yǔ)音報(bào)警模塊等功效模塊組成，以超聲波傳感器、RPR220光電傳感器和單片機(jī)為關(guān)鍵，經(jīng)過(guò)傳感器采集距離信息，再經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換讓單片機(jī)發(fā)出指令，假如超聲波傳感器檢測(cè)到人與垃圾箱距離小于設(shè)定距離，則垃圾箱自動(dòng)翻蓋，假如RPR220光電檢測(cè)到垃圾箱已滿，系統(tǒng)就會(huì)進(jìn)行語(yǔ)音提醒。本系統(tǒng)具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、操作方便、低成本、智能化等優(yōu)點(diǎn)，為深入隔離人與垃圾，預(yù)防人感染細(xì)菌找到了一個(gè)可行處理方法。關(guān)鍵詞:單片機(jī)，超聲波傳感器，RPR220光電傳感器，垃圾箱TitleAMultifunctionalBinControlSystemAbstract:ThispaperdesignsamultifunctionalbincontrolsystembasedonSTC89C52RC.Thecoresofthissystemareultrasonicsensor,RPR220photoelectricsensorandsinglechipmicrocomputer(SCM).Itconsistsofpowercircuit,sensorcircuit,clockcircuitandvoicealarmmodule,etc.Usingthesensortocollectdistanceinformation,thentheinformationistobeconversedbyA/D,causestheSCMissuesaninstruction.Iftheultrasonicsensordetectsthatthedistancebetweenpeopleanddustbinissmallerthansetdistance,dustbinlidwouldopenautomatically.IfRPR220photoelectricdetectsthatdustbinischock-full,thesystemwouldissueavoicemessage.Thissystemhasadvantagesofsimplestructure,stableperformance,convenientoperation,lowcostandintelligentization.Andwouldrealizeautomaticflipofdustbin,voicepromptofdustbinbeingchock-fullandregularsprayingdisinfectant.Thusitisafeasiblemethodtocompletelyisolatepeopleandrubbish,andpreventpeoplefrominfectingwiththebacteriaongarbage.Keyterms:singlechipmicrocomputer,Ultrasonicsensors,RPR220photoelectricsensors,dustbin目錄TOC\o"1-3"\h\u123121引言 4123001.1選題依據(jù)及意義 4196051.2我國(guó)垃圾處理現(xiàn)實(shí)狀況 6207961.3垃圾處理提議 7261642系統(tǒng)整體實(shí)現(xiàn) 8269962.1系統(tǒng)整體實(shí)現(xiàn) 8226412.2單片機(jī)最小系統(tǒng) 991342.2.1STC89C52RC單片機(jī)介紹 9196592.2.2復(fù)位電路 10105702.2.3晶振電路 11211892.3光電感應(yīng)模塊 1223322.4電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 13160482.5超聲波測(cè)距模塊 153452.6語(yǔ)音模塊 1519552.7電源模塊 16247383系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn) 16199643.1系統(tǒng)程序總體流程圖 17105273.2超聲波測(cè)距模塊程序設(shè)計(jì) 17188363.3控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)程序設(shè)計(jì) 1916455結(jié)論 2219178致謝 2314844參考文獻(xiàn) 241引言小區(qū)即是公共場(chǎng)所，又不一樣于通常公共場(chǎng)所，它是人們飲食起居一個(gè)大家庭。通常公共場(chǎng)所，垃圾桶所收容垃圾多半為飲料瓶和一些紙類等固體物品，比較輕易分類和回收。但在有小區(qū)中，小區(qū)垃圾桶設(shè)計(jì)顯然沒(méi)有考慮到地域性特點(diǎn)，在小區(qū)內(nèi)安放是通常公共場(chǎng)所所用垃圾桶。因?yàn)樯罾N類多樣性，以及怎樣分類，除臭除蚊蠅等問(wèn)題欠缺，就輕易產(chǎn)生很多問(wèn)題。秉承以人為本理念，方便人們生活，同時(shí)又要環(huán)境保護(hù)節(jié)能，需要設(shè)計(jì)新型垃圾箱。1.1選題依據(jù)及意義現(xiàn)在，伴隨我國(guó)人口不停增加和人民生活水平提升，城市生活垃圾每年以5%～10%速度增加，這對(duì)城市發(fā)展和人們生活環(huán)境造成了很大影響[1]。據(jù)報(bào)道，我國(guó)歷年垃圾堆積量達(dá)60多億噸，占用土地面積超出5億平方米[2]，僅城市垃圾年產(chǎn)量約1.5億噸，近200座城市無(wú)適合場(chǎng)所堆放垃圾。即使垃圾衛(wèi)生填埋、垃圾發(fā)電、垃圾制沼氣等技術(shù)為垃圾處理開(kāi)辟了新路徑，但在垃圾無(wú)害化處理之前，首要處理問(wèn)題是垃圾分類搜集和回收再利用，以及初步殺菌消毒[3]?，F(xiàn)在作為存放垃圾垃圾桶往往留出專門投物口，這么很輕易污染周圍環(huán)境。另外，工作人員往往需要逐一檢驗(yàn)并清理垃圾桶，以預(yù)防垃圾溢出。此管理模式效率很低。現(xiàn)在，垃圾桶樣式和結(jié)構(gòu)單一化，不能很好地發(fā)揮分類回收，蚊蠅滋生、污水四溢、異味難耐等弊端暴露無(wú)異，所以設(shè)計(jì)集多個(gè)功效于一身環(huán)境保護(hù)垃桶具備主要意義。垃圾桶是城市不可分割一部分,是城市形象一個(gè)主要組成部分,構(gòu)想假如一個(gè)城市中垃圾桶設(shè)計(jì)不好,直接影響到一個(gè)城市形象，垃圾桶作用是回收垃圾,清潔環(huán)境。與周圍環(huán)境不協(xié)調(diào)、外觀設(shè)計(jì)粗鄙、簡(jiǎn)陋垃圾桶,本身就是一個(gè)視覺(jué)垃圾。垃圾桶雖小,卻能折射出一個(gè)城市對(duì)細(xì)節(jié)重視程度。比較而言,很多發(fā)達(dá)國(guó)家垃圾桶設(shè)計(jì),多采取流線型外觀,設(shè)計(jì)新奇,功效合理,并重視與周圍環(huán)境融合,對(duì)一個(gè)城市形象提升頗有益處。而在國(guó)內(nèi),垃圾桶內(nèi)垃圾多數(shù)成為拾荒者目標(biāo),拾荒者撿走能夠賣錢垃圾后,隨之也使垃圾桶周圍一片狼藉。有些垃圾桶設(shè)計(jì)與城市形象、周圍環(huán)境割裂,垃圾桶成為城市建設(shè)中不和音符,垃圾桶外觀設(shè)計(jì)效果差完全是丑陋工業(yè)產(chǎn)品,缺乏藝術(shù)氣息,缺乏視覺(jué)美感,垃圾桶旁邊成為了城市中最需要清理衛(wèi)生死角,城市環(huán)境整體提升受到妨礙,影響了城市整體形象。垃圾桶應(yīng)該與周圍環(huán)境融為一體,不應(yīng)該是簡(jiǎn)單、機(jī)械地?cái)[放到每個(gè)角落,最少在視覺(jué)上應(yīng)該讓人感覺(jué)是舒適,在心理上是愉悅。垃圾桶外觀設(shè)計(jì)應(yīng)有一定藝術(shù)觀賞性，同時(shí)要與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，在垃圾桶表面設(shè)計(jì)宣傳保護(hù)環(huán)境衛(wèi)生口號(hào)和口號(hào)，提倡人們愛(ài)護(hù)環(huán)境、保護(hù)環(huán)境，同時(shí)能夠充分利用垃圾桶外殼廣告功效，設(shè)計(jì)一些廣告宣傳畫等[3]。經(jīng)過(guò)查資料,我們得悉，全國(guó)約60%以上城市陷入垃圾圍城困境。僅“城市垃圾”年產(chǎn)量就近1.5億噸，這些垃圾絕大部分都處于露天堆放情況。它不但影響城市景觀，同時(shí)也污染大氣、水和土壤，對(duì)人民健康組成嚴(yán)重威脅。實(shí)際上，假如你手上拿著香蕉皮想扔，但一想到臟兮兮垃圾桶，還要用手打開(kāi)桶蓋，實(shí)在是不想靠近。那么怎么處理這一問(wèn)題，讓垃圾桶變得更具親和力，就是首先要考慮問(wèn)題之一。對(duì)于處理垃圾桶這個(gè)問(wèn)題設(shè)計(jì)，能夠從分類上加以研究。其實(shí)，垃圾桶設(shè)計(jì)很大程度上是向著垃圾分類化發(fā)展。當(dāng)今世界，控制人口，節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與人口、資源、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，已成共識(shí)。像我們這么一個(gè)人口眾多、能源資源匱乏國(guó)家來(lái)說(shuō)，垃圾真是太寶貴了。垃圾回收再利用能夠消亡污染，保護(hù)市民健康，創(chuàng)造財(cái)富，節(jié)約一大批人就業(yè)問(wèn)題等等。所以說(shuō)，垃圾是放錯(cuò)了地方財(cái)富。1.2我國(guó)垃圾處理現(xiàn)實(shí)狀況現(xiàn)在，我國(guó)城市生活垃圾最主要處理方式依然是采取集中堆放填埋，約占全國(guó)垃圾處理量70%以上；其次是高溫堆肥，這是我國(guó)早期采取方法，如今約占20%以上；我國(guó)垃圾焚燒處理方式史于80年代中期，采取焚燒法處理城市生活垃圾數(shù)量還極少。近年來(lái)，我國(guó)進(jìn)行了大量城市生活垃圾處理研究，并陸續(xù)興建了一批大、中型城市垃圾處理設(shè)施，城市垃圾處理率得到快速提升，在一些垃圾熱值較高地域，已經(jīng)開(kāi)始采取垃圾余熱發(fā)電[4]。不過(guò)，因?yàn)橘Y金原因，國(guó)內(nèi)依然有許多城市采取集中堆放或簡(jiǎn)易填埋方式處置城市垃圾。而且在填埋時(shí)，因?yàn)闆](méi)有很好壓實(shí)機(jī)械，這些填埋場(chǎng)未達(dá)使用年限就填滿封場(chǎng)。沿海許多城市垃圾填埋極難找到適宜場(chǎng)地。另有許多城市因?yàn)槿狈Y金，無(wú)法按標(biāo)準(zhǔn)要求建造填埋場(chǎng)或焚燒設(shè)施。有些城市或地域，即使一次性建設(shè)投資處理了，但長(zhǎng)久運(yùn)行費(fèi)用也難以維持，因而也極難達(dá)成無(wú)害化處理目標(biāo)。可堆腐有機(jī)垃圾是我國(guó)城市垃圾中主要成份之一。將垃圾中可堆腐有機(jī)物進(jìn)行堆肥處理是提升垃圾再生利用水平主要路徑。經(jīng)過(guò)垃圾堆肥處理，可顯著提升垃圾資源化水平。促使垃圾堆肥處剪發(fā)展主要原因是實(shí)施垃圾分類搜集。比如，廚余垃圾、園林修剪物、果品蔬菜加工殘?jiān)?、養(yǎng)殖場(chǎng)、屠宰場(chǎng)廢棄物等，單獨(dú)分類搜集后用于堆肥，既簡(jiǎn)化堆肥工藝，降低堆肥成本，又可提升堆肥質(zhì)量，為打開(kāi)堆肥市場(chǎng)開(kāi)創(chuàng)有利條件。在焚燒方面，我國(guó)發(fā)展較慢，現(xiàn)在只有少數(shù)經(jīng)濟(jì)水平較高城市引進(jìn)國(guó)外設(shè)備或部分引進(jìn)國(guó)外設(shè)備建設(shè)了一些垃圾焚燒廠，并開(kāi)發(fā)了一些小型焚燒爐，但同國(guó)外引進(jìn)大型爐排爐相比，技術(shù)上仍有差距。我國(guó)城市垃圾回收依然以混合回收為主，采取定點(diǎn)垃圾箱回收，然后集中運(yùn)至中轉(zhuǎn)站，最終轉(zhuǎn)運(yùn)至處理廠。可回收物資和有毒物質(zhì)混合一起，加大了回收難度。造成垃圾具備有機(jī)物含量高、水分高、熱值低和成份復(fù)雜。我國(guó)垃圾連年產(chǎn)量增加其實(shí)是未能從源頭上處理好垃圾減量化，近年來(lái)，商品包裝越來(lái)越趨于種類多樣化和數(shù)量劇增。包裝物約占城市垃圾30%，垃圾中廢紙、廢塑料，很大一部分起源于包裝。一次性筷子，一次性水杯，一次性拖鞋更多消耗了資源，增加了垃圾產(chǎn)量。1.3垃圾處理提議實(shí)施分類搜集，加強(qiáng)廢品回收。動(dòng)員居民在垃圾源頭進(jìn)行垃圾分類，提升居民環(huán)境保護(hù)意識(shí)同時(shí)，還保護(hù)了環(huán)境，降低了回收成本。建立一個(gè)健全分類回收系統(tǒng)和運(yùn)輸系統(tǒng)，做好回收和利用相結(jié)合。針對(duì)我國(guó)國(guó)情，研究適合我國(guó)發(fā)展垃圾處理方式。我國(guó)垃圾中含水高，熱值低，生活垃圾多特點(diǎn)，設(shè)計(jì)愈加清潔生產(chǎn)，降低有毒物質(zhì)產(chǎn)生。提升我國(guó)焚燒技術(shù)水平。借鑒國(guó)外技術(shù)同時(shí)實(shí)現(xiàn)中小焚燒設(shè)備國(guó)產(chǎn)化。針對(duì)不一樣地域，因地制宜對(duì)垃圾進(jìn)行處理。具備衛(wèi)生填埋條件地域，以填埋為主。缺乏衛(wèi)生填埋，但垃圾熱值高，主要以焚燒為主，余熱用于發(fā)電供暖等。在條件適宜地域，能夠采取堆肥處理，產(chǎn)生沼氣和高溫堆肥[5]。加強(qiáng)居民環(huán)境保護(hù)意識(shí)。現(xiàn)在我國(guó)居民環(huán)境保護(hù)意識(shí)大大提升，不過(guò)不可防止，還有一些環(huán)境保護(hù)意識(shí)比較差。環(huán)衛(wèi)部門信息證實(shí)：分類回收上來(lái)垃圾依然需要重新分揀。居民垃圾分類意識(shí)微弱，是推進(jìn)我國(guó)衛(wèi)生事業(yè)主要障礙。據(jù)調(diào)查，垃圾箱雖貼有“可回收”、“不可回收”和“有毒物質(zhì)”字樣，不過(guò)人們依然視而不見(jiàn)，胡亂扔進(jìn)去再說(shuō)。一位青年女子坦言：“垃圾都是一扔了之，沒(méi)想到還要分類?！币晃诲e(cuò)扔垃圾先生說(shuō)：“分類標(biāo)志看是看到了，但扔時(shí)候沒(méi)去多想。因?yàn)槠綍r(shí)在家垃圾都是混在一塊兒扔，早就習(xí)慣了！”一位中年婦女說(shuō)，她所了解垃圾分類，就是把能夠賣錢廢品挑出來(lái)，比如廢舊報(bào)紙、雜志、易拉罐等。不知道為何要分類，哪些垃圾可回收，哪些不可回收。所以，提升居民環(huán)境保護(hù)意識(shí)顯得尤為主要。2系統(tǒng)整體實(shí)現(xiàn)2.1系統(tǒng)整體實(shí)現(xiàn)此多功效垃圾箱控制系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)功效包含：垃圾箱自動(dòng)翻蓋、箱滿自動(dòng)報(bào)警、定時(shí)噴灑等。實(shí)現(xiàn)以上這些功效能夠使用戶方便投放垃圾，將二者初步隔離，且預(yù)防垃圾箱內(nèi)細(xì)菌滋生。設(shè)計(jì)使用STC89C52RC單片機(jī)為關(guān)鍵元件。系統(tǒng)整體框圖單片機(jī)最小系統(tǒng)STC89C52RC單片機(jī)介紹如圖2為STC89C51單片機(jī)管腳圖。圖2STC89C52RC管腳圖本設(shè)計(jì)采取是STC89C52RC單片機(jī)[10]，其功效特征概述：4K字節(jié)Flash閃速存放器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)可編程I/O口線；，2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，1個(gè)5向量?jī)杉?jí)中止結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器以及時(shí)鐘電路。中央處理器CPU會(huì)在空閑模式狀態(tài)下停頓工作，不過(guò)在此種狀態(tài)下又同時(shí)允許隨機(jī)存放器RAM、串行通信口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和中止系統(tǒng)繼續(xù)工作。在掉電模式下會(huì)保留隨機(jī)存放器RAM里面內(nèi)容，不過(guò)振蕩器停頓工作，而且同時(shí)禁止其余全部部件工作，直至下一個(gè)硬件復(fù)位。STC89C52RC引腳功效介紹：P0口是三態(tài)雙向口，通稱數(shù)據(jù)總線口，因?yàn)橹挥性摽谀苤苯佑糜趯?duì)外部存放器讀/寫操作。P0口也用以輸出外部存放器低8位地圖1址。因?yàn)槭欠謺r(shí)輸出，所以應(yīng)該在外部加鎖存器將這個(gè)地址數(shù)據(jù)鎖存，地址鎖存,信號(hào)用ALE。P1口是專門供用戶使用I/O口,是準(zhǔn)雙向口。P2口是從系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)作高8位地址線用。不擴(kuò)展外部存放器時(shí),P2口也能夠作為用戶I/O口線使用,P2口也是準(zhǔn)雙向口。P3口是雙功效口,該口每一位均可獨(dú)立地定義為第一I/O功效或第二I/O功效。作為第一功效使用時(shí)操作同P1口。P3口作為一些特殊功效口，以下表1所表示。表1P3口代替功效引腳代替功效說(shuō)明P3.0RXD串行數(shù)據(jù)輸入P3.1TXD串行數(shù)據(jù)輸出P3.2INT0外部中止0輸入P3.3INT1外部中止1輸入P3.4T0定時(shí)器0外部計(jì)數(shù)輸入P3.5T1定時(shí)器1外部計(jì)數(shù)輸入P3.6WR外部RAM寫選通輸出P3.7RD外部RAM讀選通輸出2.2.2復(fù)位電路為了不影響系統(tǒng)運(yùn)行后正常工作，在單片機(jī)開(kāi)始開(kāi)啟時(shí)，都需要重新復(fù)位，使得CPU以及系統(tǒng)各部分處于初始狀態(tài)，而且從初態(tài)開(kāi)始工作。常見(jiàn)復(fù)位方式有2種：手動(dòng)復(fù)位和上電復(fù)位。因?yàn)榇舜卧O(shè)計(jì)系統(tǒng)是位于垃圾箱內(nèi)部，考慮到實(shí)際使用過(guò)程中，在垃圾箱外安裝手動(dòng)復(fù)位按鈕輕易被來(lái)往人流按到造成不便，所以使用了上電復(fù)位方式。復(fù)位電路圖如圖3所表示。圖3復(fù)位電路圖如上圖所表示，上電復(fù)位電路便是在單片機(jī)復(fù)位輸入引腳RST上接一個(gè)電容到電源Vcc端，而后下接一個(gè)電阻到地，這么組成。上電復(fù)位電路工作原理：復(fù)位電路經(jīng)過(guò)電容加給RST端一個(gè)短暫信號(hào)，因?yàn)樯想娝查g電容充電電流最大，所以電容就相當(dāng)于短路，即RST斷取得一高電平信號(hào)。這個(gè)高電平信號(hào)是跟著Vcc對(duì)電容充電過(guò)程而逐步回落，所以RST端高電平連續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短取決于電容充電時(shí)間。電容兩端電壓一旦達(dá)成與電源Vcc相同電壓值時(shí)，給電容充電電流就會(huì)降低至零，即停頓給電容充電，電容就相當(dāng)于開(kāi)路，RST端就為低電平，程序就能夠正常運(yùn)行。2.2.3晶振電路晶振電路是用來(lái)給系統(tǒng)提供基本時(shí)鐘信號(hào)。為了使得系統(tǒng)各部分能夠保持同時(shí)，通常來(lái)說(shuō)一個(gè)系統(tǒng)共用一個(gè)晶振。此次設(shè)計(jì)系統(tǒng)采取是僅用一個(gè)晶振來(lái)實(shí)現(xiàn)同時(shí)。晶振電路如圖4所表示。圖4晶振電路如上圖所表示，此次設(shè)計(jì)晶振電路由2個(gè)20uF負(fù)載電容和1個(gè)為12MH晶振組成，兩端分別連接單片機(jī)XTAL1端口和XTAL2端口。晶振是晶振電路組成主要部分，其作用是為系統(tǒng)提供基準(zhǔn)頻率。晶振頻率高低直接影響著單片機(jī)運(yùn)行速度，通常情況下，晶振頻率越高，單片機(jī)運(yùn)行速度就能夠越快。圖4中C2和C3成為負(fù)載電容，因?yàn)榫д癞a(chǎn)生應(yīng)該是完整正弦波，假如2個(gè)負(fù)載電容不等，那么它們兩端電壓會(huì)不一樣，使得產(chǎn)生正弦波必定是不完全對(duì)稱。所以要確保C2與C3大小相同，特征相同，通常會(huì)采取20pF至30pF電容，本設(shè)計(jì)所用電容是20pF。選擇晶振范圍通常在1.2MHz-12MHz之內(nèi)。在STC89C52RC單片機(jī)實(shí)際正常運(yùn)作情況下，利用電路分析、模電等理論計(jì)算出來(lái)12MHz晶振最適宜，所以本系統(tǒng)采取是12MHZ晶振。在最終硬件焊接過(guò)程中，會(huì)安排元器件分布，通常情況下，為了降低寄生電容、穩(wěn)定振蕩，會(huì)將晶振電路和單片機(jī)靠近安裝。2.3光電感應(yīng)模塊光電感應(yīng)模塊是經(jīng)過(guò)光電傳感器在有效范圍內(nèi)檢測(cè)有沒(méi)有物體，然后將信息傳給單片機(jī)。光電感應(yīng)模塊電路圖如圖5所表示。圖5光電感應(yīng)模塊電路此傳感器模塊中使用了2個(gè)相互并聯(lián)RPR220傳感器電路[11]。RPR2204腳接入LM393正輸入端，LM393負(fù)輸入端接入一個(gè)滑動(dòng)變阻器，這個(gè)滑動(dòng)變阻器就決定了負(fù)輸入端電壓。實(shí)際上，+5V電壓、R4和U4組成了一個(gè)三極管最小應(yīng)用系統(tǒng)。當(dāng)RPR220檢測(cè)到光線射入時(shí)，U4電壓約等于0，即LM393正輸入端電壓為0。所以LM393負(fù)輸入端電壓大于正輸入端，LM393輸出端會(huì)輸出低電平，這么單片機(jī)就能夠執(zhí)行程序。反之，當(dāng)沒(méi)有檢測(cè)到光線射入，LM393正輸入端電壓大于負(fù)輸入端時(shí)，輸出端輸出高電平，單片機(jī)不執(zhí)行程序。RPR220是一個(gè)一體化反射光電探測(cè)器。因?yàn)镽PR220塑料透鏡使得這類傳感器具備了較高靈敏度，而且它內(nèi)置可見(jiàn)光過(guò)濾器還能夠減小離散光對(duì)測(cè)量影響，使得檢測(cè)誤差大大降低，最終RPR220光電傳感器體積小且結(jié)構(gòu)緊湊，適合放在垃圾箱外殼夾層中。2.4電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊步進(jìn)電機(jī)[12]是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蛘呤蔷€位移開(kāi)環(huán)控制元件。在步進(jìn)電機(jī)正常運(yùn)行情況下，電機(jī)轉(zhuǎn)速只與脈沖信號(hào)頻率和脈沖數(shù)關(guān)于。將一個(gè)脈沖信號(hào)加給電機(jī)，電機(jī)就會(huì)所以轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)步距角和脈沖信號(hào)存在線性關(guān)系，而且具備瞬間開(kāi)啟和急速停頓優(yōu)越特征，所以只需改變脈沖次序，就能夠很方便改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向在速度控制領(lǐng)域使用廣泛。只有使用脈沖信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)，才能使步進(jìn)電機(jī)正常運(yùn)作。無(wú)脈沖信號(hào)時(shí)候，步進(jìn)電機(jī)就不會(huì)工作，一直處于靜止?fàn)顟B(tài)；若是想使步進(jìn)電機(jī)按一定角度運(yùn)轉(zhuǎn)，就必須給步進(jìn)電機(jī)加上一個(gè)適當(dāng)脈沖信號(hào)，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度與脈沖頻率。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路如圖6所表示。圖6電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖此次設(shè)計(jì)采取電機(jī)驅(qū)動(dòng)是ULN[13]芯片，它由一個(gè)單片高電壓、高電流達(dá)林頓晶體管陣列集成電路。ULN工作電壓高，能夠在高負(fù)載電流并行運(yùn)行，還能夠在關(guān)態(tài)時(shí)承受50V電壓，另外其工作電流大，灌電流可達(dá)500mA。ULN芯片與單片機(jī)之間接口電路比較簡(jiǎn)單，只需將ULN芯片4、5、6、7引腳分別與單片機(jī)P2.3、P2.2、P2.1、P2.0口連接，用于單片機(jī)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)之間數(shù)據(jù)傳輸。10、11、12、13引腳分別與步進(jìn)電機(jī)1、2、3、4借口連接，用于控制步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)。9引腳與步進(jìn)電機(jī)5引腳連接，一同接入電源輸入端，8引腳接地線。ULN輸入端驅(qū)動(dòng)端口為P2.0(A)，P2.1(B)，P2.2(C)，P2.3(D)。控制步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)次序：AB組—BC組—CD組—DA組；反轉(zhuǎn)次序：AB組—AD組—CD組—CB組，一個(gè)脈沖正轉(zhuǎn)5.625度。當(dāng)單片機(jī)P2.0口和P2.1口給芯片高電平，P2.2口和P2.3口給低電平時(shí)，AB組轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)P2.1口和P2.3口給高電平，P2.0口和P2.3口給低電平，BC組轉(zhuǎn)動(dòng)，以這類推。高電平連續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，占空比越大，電機(jī)PMW轉(zhuǎn)速度就越快，高電平時(shí)間越短，占空比越小，電機(jī)PMW轉(zhuǎn)速度越慢。

2.5超聲波測(cè)距模塊超聲波測(cè)距[14,15]環(huán)境要求不高，因?yàn)榇┩噶?qiáng)能夠在雨霧天正常工作。所以此次設(shè)計(jì)超聲波電路中就使用了HC-SR04超聲波測(cè)距模塊。這個(gè)模塊有4個(gè)引腳，1和4引腳分別接5V電源和接地，2腳是觸發(fā)信號(hào)輸入端，3腳是回響信號(hào)輸出端2腳和3腳分別接在單片機(jī)P3.4口和P3.5口。超聲波測(cè)距模塊工作原理是：采取單片機(jī)I/O口觸發(fā)測(cè)距，即當(dāng)單片機(jī)發(fā)送一個(gè)10us高電平脈沖給超聲波模塊輸入端TRIG后，單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器清零。當(dāng)超聲波傳感器輸出端ECHO為高電平時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器開(kāi)始工作；當(dāng)輸出端ECHO變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，定時(shí)器停頓工作，讀取定時(shí)器T0時(shí)間，經(jīng)過(guò)公式算出距離。超聲波測(cè)距模塊電路圖如圖7所表示。圖7超聲波測(cè)距模塊電路圖2.6語(yǔ)音模塊語(yǔ)音模塊采取WT588D[16]語(yǔ)音模塊。因?yàn)閃T588DI/O端口較多，而且?guī)Э刂乒πШ屯庵肍LASH存放器，所以能做FLASH單片機(jī)，另外還能看成普通語(yǔ)音芯片作為從片發(fā)聲。更為主要是還能夠按照樣品直接投掩膜，管腳完全不用做改動(dòng)，且廉價(jià)二分之一價(jià)格。WT588D語(yǔ)音芯片是一款功效強(qiáng)大可重復(fù)擦除燒寫語(yǔ)音單片機(jī)芯片。軟件操作方式簡(jiǎn)單易掌握，融合了語(yǔ)音組合技術(shù)，大大縮短了語(yǔ)音編輯時(shí)間。一線串口控制模式可經(jīng)過(guò)發(fā)碼端控制語(yǔ)音播放、停頓、循環(huán)播放和音量大小，或者直接觸發(fā)0～219地址位任意語(yǔ)音，發(fā)碼速度600us～us；經(jīng)過(guò)發(fā)碼能夠切換三線串口控制模式和三線串口控制I/O口擴(kuò)展輸出模式，三線串口控制模式下，能控制語(yǔ)音播放、停頓、循環(huán)播放和音量，或者直接觸發(fā)0～219地址位任意語(yǔ)音，三線串口控制I/O口擴(kuò)展輸出能夠擴(kuò)展輸出8位，在兩種模式下切換，能讓上一個(gè)模式最終一個(gè)狀態(tài)保持著進(jìn)入下一個(gè)模式。語(yǔ)音模塊電路圖如圖8所表示。圖8語(yǔ)音模塊電路圖2.7電源模塊穩(wěn)壓電路作用是確保電路正常工作。低于穩(wěn)定電壓電路不能正常工作，高于穩(wěn)定電壓可能損壞電路或者電路起保護(hù)。穩(wěn)壓電路如圖9所表示。圖9穩(wěn)壓電路電源模塊主要用了穩(wěn)壓芯片L7805CV[17]，1腳和3腳分別是輸入端和輸出端，2腳接地。外接電源接通后9V電壓從1腳進(jìn)入，經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓后從3腳輸出5V電壓。L7805CV還尤其適合利用在過(guò)載情況下，因?yàn)槠鋼碛袃?nèi)部電流限制和熱關(guān)斷特征。不過(guò)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)L7805CV是一個(gè)固定電壓(5V)三端集成穩(wěn)壓器。無(wú)需外接元件；內(nèi)部熱過(guò)載保護(hù)；輸出電流能夠達(dá)成100mA；內(nèi)部短路電流限制就是L7805CV四大特點(diǎn)。3系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)3.1系統(tǒng)程序總體流程圖 通電后，系統(tǒng)程序首先會(huì)將各個(gè)模塊進(jìn)行初始化。為了使得超聲波模塊能夠正常地測(cè)距，完全避開(kāi)聲波因?yàn)橥饨绺鞣N反射回傳波形，設(shè)定了200ms延時(shí)。延時(shí)結(jié)束后，計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，假如抵達(dá)已經(jīng)設(shè)定時(shí)間那么就系統(tǒng)開(kāi)始噴灑消毒劑。在計(jì)時(shí)器工作同時(shí)超聲波測(cè)量模塊和光電感應(yīng)模塊也開(kāi)始工作，假如超聲波測(cè)量模塊檢測(cè)到人與垃圾箱距離小于所設(shè)距離80cm，那么步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，并伴有語(yǔ)音播報(bào)“垃圾放置請(qǐng)分類”，延時(shí)3s后電機(jī)反轉(zhuǎn)。假如光電感應(yīng)模塊感應(yīng)到物體就會(huì)語(yǔ)音播報(bào)“1號(hào)垃圾箱已滿”或者“2號(hào)垃圾箱已滿”。系統(tǒng)程序總體流程圖如圖10所表示。圖10系統(tǒng)程序總體流程圖3.2超聲波測(cè)距模塊程序設(shè)計(jì)超聲波測(cè)距模塊除了能感應(yīng)有沒(méi)有物體靠近，還能夠在一定范圍內(nèi)還能測(cè)出靠近物體和本身距離。當(dāng)單片機(jī)發(fā)送一個(gè)10us高電平脈沖給超聲波模塊輸入端TRIG后，單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器清零。當(dāng)超聲波傳感器輸出端ECHO為高電平時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器開(kāi)始工作；當(dāng)輸入端ECHO變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，定時(shí)器停頓工作，讀取定時(shí)器T0時(shí)間，經(jīng)過(guò)公式算出距離。超聲波測(cè)距子程序流程圖如圖11所表示。圖11超聲波測(cè)距子程序流程圖本系統(tǒng)超聲波測(cè)距子程序以下：voidsend_wave(){c_send=1; //10us高電平觸發(fā) delay(); c_send=0; TH0=0; //給定時(shí)器0清零 TL0=0; TR0=0; //關(guān)定時(shí)器0定時(shí) flag_hc_value=0; while(!c_recive); //當(dāng)c_recive為零時(shí)等候 TR0=1; while(c_recive) //當(dāng)c_recive為1計(jì)數(shù)并等候 {flag_time0=TH0*256+TL0; if((flag_hc_value>1)||(flag_time0>65000))//當(dāng)超聲波超出測(cè)量范圍時(shí)，顯示3個(gè)888 {TR0=0; flag_csb_juli=2; distance=888; flag_hc_value=0; break;} else {flag_csb_juli=1; }} if(flag_csb_juli==1) { TR0=0; //關(guān)定時(shí)器0定時(shí) distance=TH0; //讀出定時(shí)器0時(shí)間 distance=distance*256+TL0; distance+=(flag_hc_value*65536);//算出超聲波測(cè)距時(shí)間 得到單位是ms distance*=0.017;//0.017=340M/2=170M=0.017M算出來(lái)是米 if(distance>350) //距離=速度*時(shí)間 {distance=888; //假如大于3.8m就超出超聲波量程 } }}3.3控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)程序設(shè)計(jì)控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)為此次設(shè)計(jì)自動(dòng)翻蓋部分。系統(tǒng)開(kāi)始工作后，判斷電機(jī)是否需要正轉(zhuǎn)，若需要就依次給AB、BC、CD、DA通電實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)結(jié)束后延時(shí)3m電機(jī)開(kāi)始反轉(zhuǎn)，即依次給AB、AD、CD、CB充電。電機(jī)驅(qū)動(dòng)子流程圖如圖12所表示。圖12電機(jī)驅(qū)動(dòng)子程序流程圖本系統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)子程序以下：voiddelay_uint(uintq){ while(q--);}voidbujindj() //步進(jìn)電機(jī)函數(shù){if(flag_z_f!=0) {if(flag_z_f==1) //開(kāi) {bjdj_value++; if(bjdj_value>=127) {flag_z_f=0; P2=P2&0xf0; //讓4個(gè)IO口都不輸出 }} if(flag_z_f==2) //關(guān) {if(bjdj_value<=1) {flag_z_f=0; bjdj_value=1; P2=P2&0xf0; //讓4個(gè)IO口都不輸出 } bjdj_value--; } for(i=0;i<4;i++)//4相 {if(flag_z_f==2) //關(guān) P2=zheng[i];// elseif(flag_z_f==1)//開(kāi) P2=fan[i];// delay_uint(700);//改變這個(gè)參數(shù)能夠調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速 }}}

結(jié)論經(jīng)過(guò)努力查閱大量單片機(jī)、電機(jī)控制、太陽(yáng)能利用、紅外傳感器、超聲波、激光應(yīng)用、無(wú)線通信等方面資料和參考文件。經(jīng)過(guò)數(shù)次試驗(yàn)實(shí)踐，將智能垃圾箱各個(gè)模塊調(diào)試完善，分析傳統(tǒng)垃圾箱和現(xiàn)有智能垃圾箱發(fā)展，結(jié)合當(dāng)今科技跨越式發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)技術(shù)、各種傳感技術(shù)在日常生活生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，為了迎合社會(huì)全方面智能化，信息化趨勢(shì)，學(xué)習(xí)、研究出了可移動(dòng)智能垃圾箱。經(jīng)過(guò)將各種傳感器、顯示器和語(yǔ)音等功效應(yīng)用在垃圾箱上，并讓垃圾箱擁有了可移動(dòng)性，打破了人們對(duì)傳統(tǒng)垃圾箱了解，使人們?cè)谏钪须S地可見(jiàn)垃圾箱變得愈加人性化。將太陽(yáng)能電池板裝在垃圾箱上并用太陽(yáng)能跟隨器，能夠及時(shí)檢測(cè)到太陽(yáng)光照最強(qiáng)方向，讓太陽(yáng)能利用率達(dá)成最高。創(chuàng)新將吸塵器功效與垃圾箱相結(jié)合，節(jié)約了大量人力、物力資源。另首先，垃圾箱上顯示和語(yǔ)音提醒能夠增添人們對(duì)垃圾箱和扔垃圾興趣，提升人民對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)，增強(qiáng)生態(tài)危機(jī)感，為人類高效、可連續(xù)穩(wěn)定發(fā)展做出一定貢獻(xiàn)。致謝本篇論文得以完成,首先要感激徐麗莎老師細(xì)心指導(dǎo)。徐老師開(kāi)闊視野，為我提供了極大發(fā)揮空間，在每次設(shè)計(jì)碰到問(wèn)題時(shí)老師不辭辛勞講解才使得我設(shè)計(jì)順利進(jìn)行。從設(shè)計(jì)選題到資料搜集直至最終設(shè)計(jì)修改整個(gè)過(guò)程中，花費(fèi)了徐老師很多寶貴時(shí)間和精力，在此向?qū)煴硎局孕牡馗屑?！?dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度，開(kāi)拓進(jìn)取精神和高度責(zé)任心都將使學(xué)生受益終生!因?yàn)闀r(shí)