PAGEPAGE6基于單片機(jī)的智能垃圾桶設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-2"\h\u5115第1章緒論 238101.1選題背景 2249251.2智能垃圾桶的研究現(xiàn)狀 332741.3研究意義及學(xué)術(shù)價(jià)值 473191.4主要研究內(nèi)容及方案 51765第2章系統(tǒng)的總體分析 6192092.1系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì) 6176382.2系統(tǒng)各個(gè)模塊功能的實(shí)現(xiàn) 6220522.3單片機(jī)的選型 728889第3章系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì) 1052803.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 10286793.2超聲波測距模塊 10251603.3獨(dú)立按鍵 11133363.4報(bào)警模塊 11253783.5復(fù)位電路 11199733.6步進(jìn)電機(jī) 12135803.7溫度傳感器（DS18B20）電路 1366163.8本章小結(jié) 1411006第4章系統(tǒng)軟件的分析 1520825第5章系統(tǒng)的組裝與調(diào)試 16183195.1各種元器件的焊接組裝 1612915.2通電測試 166256結(jié)論 17第1章緒論1.1選題背景城市垃圾在不斷增長，人們不斷的去消耗資源，毫無節(jié)制的生產(chǎn)生活。這就會(huì)出現(xiàn)廢棄物，使現(xiàn)在的社會(huì)對(duì)可持續(xù)發(fā)展越來越重視，垃圾處理不僅可以使生活環(huán)境變好，資源并且能循環(huán)利用?；厥绽檬菍?shí)現(xiàn)垃圾資源化的最有效途徑，一套合適合理的回收系統(tǒng)凸顯重要，更重要的是提高人們的環(huán)保意識(shí)REF_Ref18541\r\h[1]。在一些發(fā)達(dá)的國家已經(jīng)實(shí)施了好幾十年，效果很好。現(xiàn)在最重要的是如何很高效的處理這些垃圾，在英國，他們的政府在20世紀(jì)時(shí)，首先實(shí)施了回收垃圾的政策，智能垃圾桶在街道上隨處可見?？裳h(huán)利用資源的回收，現(xiàn)在全世界已經(jīng)將垃圾回收為首要目標(biāo)。然而“智慧城市”的提出，人們對(duì)生活質(zhì)量的要求越來越高，街道垃圾桶的智能化已成為必然趨勢REF_Ref19296\r\h[2]。圖1.1各時(shí)期的垃圾桶的造型1.2智能垃圾桶的研究現(xiàn)狀國內(nèi)研究現(xiàn)狀：在早期時(shí)候垃圾桶無論是形狀、材料，還是功能上都比較單一，類似于土坑似的垃圾桶REF_Ref19459\r\h[3]。可以回收的垃圾桶的設(shè)置為有回收價(jià)值的垃圾提供了循環(huán)再利用的機(jī)會(huì)，垃圾的循環(huán)再利用率有了顯著的提升。受到某些條件的約束，國內(nèi)外垃圾桶仍有較大的差距?？萍嫉陌l(fā)展水平和人們的綜合素質(zhì)等因素的影響，導(dǎo)致國內(nèi)垃圾桶造價(jià)低廉、易損壞、質(zhì)量不是很好，智能垃圾桶雖然很好，但是出現(xiàn)的時(shí)間晚，功能單一，控制相對(duì)而言比較簡單。主要分為感應(yīng)性垃圾桶、太陽能垃圾桶與商業(yè)廣告垃圾桶。感應(yīng)垃圾桶主要體現(xiàn)在紅外線測距技術(shù)，或是超聲波感應(yīng)。當(dāng)有人扔垃圾或者手在垃圾桶附近時(shí)，它就會(huì)有感應(yīng)，把蓋子自動(dòng)打開，等到人走后，又會(huì)自動(dòng)關(guān)閉蓋子，智能垃圾桶的面世搞定了人們?nèi)永鴷r(shí)，身體直接接觸垃圾桶所造成的不方便。有效地減少了人們與細(xì)菌接觸的幾率，不僅衛(wèi)生，也抑制了難聞氣味的傳播。然而這種垃圾桶功能比較單一，如果將帶有自動(dòng)翻蓋、檢測溫度、高度等功能運(yùn)用到一些公共的場所，一些沒有這些智能控制系統(tǒng)的垃圾桶，因?yàn)樗谋憬菪允艿揭恍┤藗兊南矚g和青睞，而且?guī)в羞@些功能的垃圾桶機(jī)械耗損程度較高，還有較大的進(jìn)步空間REF_Ref20810\r\h[4]。垃圾桶的智能化已經(jīng)發(fā)展了一段時(shí)間，但仍然存在很多問題有待解決，比如：細(xì)菌的滋生、垃圾桶的容量、污水的處理等等。垃圾的不同使垃圾桶也有了不同的變化，逐漸向美觀化、便捷化、多功能化發(fā)展。國外研究現(xiàn)狀：垃圾桶的智能化發(fā)展與世界文明發(fā)展息息相關(guān)。世界銀行(WorldBank)的一份新的報(bào)告(WorldBank)題為:"多司2.0:全球固體保護(hù)公司(GlobalSolidManagement)"。2050年,世界正在慢慢沉入垃圾之中,今后垃圾生產(chǎn)水平將繼續(xù)提高,垃圾處理也將成為重要事項(xiàng)。由于世界人數(shù)的不斷上漲和城區(qū)建設(shè)的擴(kuò)張，在2016年~2050年之間，垃圾排放量估計(jì)將會(huì)增加70%。必須發(fā)明智能垃圾箱,以實(shí)現(xiàn)高效、方便、低成本的垃圾處理。隨著人們不斷追求高質(zhì)量的生活,現(xiàn)存的垃圾場不僅美麗,而且與環(huán)境和技術(shù)融合在一起。垃圾智能的發(fā)展與世界文明的發(fā)展密切相關(guān)。到2000年以后,人們制造的垃圾越來越多，以至于垃圾的過多給環(huán)境造成了非常大的危害。在2006年期間,美國紐約最早發(fā)明了太陽能垃圾桶，已經(jīng)在街道上使用。研發(fā)人員在它上面放置太陽能板，然后把太陽光轉(zhuǎn)化為電能。桶內(nèi)設(shè)置電池組儲(chǔ)存過剩的電能,如果萬一在雷雨天氣或晚上在沒有太陽和環(huán)境非常糟糕的情況下無法用電，那么將會(huì)使用多余的電能繼續(xù)工作。芬蘭Enevo成立于2010年。通過超聲波裝置測得的垃圾桶內(nèi)垃圾的數(shù)據(jù)，能夠及時(shí)監(jiān)控垃圾的滿溢,同期進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析,工人們被告知如何清理垃圾最為簡單,為垃圾處理和城市管理企業(yè)節(jié)省大量的人力和物力資源。垃圾桶內(nèi)部的傳感器裝置監(jiān)控到垃圾高度得到的數(shù)據(jù)，當(dāng)高度大于閥值時(shí),它會(huì)示意工作人員已經(jīng)"滿"了；倘若一直處于閥值以下，則表示"不完全"，同樣傳感器會(huì)檢測桶內(nèi)的溫度。通過公司的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，減少的車輛燃油費(fèi)、定時(shí)維修費(fèi)和人工的費(fèi)用，減少了20％-40％運(yùn)營費(fèi)用，在此同時(shí)也保證城市環(huán)境的問題，減少了人力、物力、財(cái)力，而且還提高了利用率。1.3研究意義及學(xué)術(shù)價(jià)值1.3.1研究意義：到目前為止，全國城街道上的大部分垃圾桶是很簡單的，人們還是需要主動(dòng)的去直接接觸垃圾桶，這種類型的設(shè)計(jì)在自身控制方面比較薄弱，況且現(xiàn)在還出現(xiàn)了分類回收垃圾，可回收垃圾的種類繁多，是很多人的盲區(qū)，分類的結(jié)果并沒有達(dá)到人們想要的結(jié)果，回收后依然需要安排很多人力物力對(duì)其再次進(jìn)行處理消耗了大量的時(shí)間；因此，我們必須要提高公民意識(shí)。使其對(duì)垃圾嚴(yán)重污染環(huán)境有一個(gè)很深刻的認(rèn)識(shí)。智能垃圾桶因此而出現(xiàn)。隨著經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，人們對(duì)垃圾桶的研究越來越深入，普通的垃圾桶與科技相結(jié)合，通過生活中的某些細(xì)節(jié)來使得節(jié)能環(huán)保的理念更加的深入人心，人們的生活質(zhì)量水平就會(huì)逐漸提高。1.3.2學(xué)術(shù)價(jià)值目前來看，市場上的垃圾桶種類很多，各有優(yōu)缺點(diǎn)。讓人們滿意合格的垃圾桶要做到性能的穩(wěn)定、使用的壽命長、操作簡單明了、使任何人都可以操作等特點(diǎn)。本產(chǎn)品的出現(xiàn)可以使人們?nèi)永耆恍枰|摸垃圾桶，這樣就可以預(yù)防間接感染，環(huán)衛(wèi)、美觀大方；周圍沒有異味，保證空氣的新鮮，人們就會(huì)感覺很舒適。數(shù)據(jù)線插電，用電少，設(shè)備的有效壽命更長；密封性能好，隨著人們對(duì)生活質(zhì)量要求的不斷提升，科技的進(jìn)步。單一使用功能的垃圾桶已經(jīng)滿足不了現(xiàn)在人們的需求，盡管現(xiàn)在垃圾桶的品種非常多，可是人們更加注重垃圾桶的實(shí)用程度，此外也朝著體積小和科技高的方向發(fā)展，垃圾智能管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)是一項(xiàng)以裝載垃圾為基本功能的高度專業(yè)化、實(shí)用化的技術(shù)，在保障適用性的前提下利用科學(xué)技術(shù)生成更加便捷、穩(wěn)定、環(huán)保、智能的產(chǎn)品。智能垃圾桶的出現(xiàn)解決了大多數(shù)的垃圾亂丟的現(xiàn)象，有效的較少了垃圾對(duì)人們和環(huán)境的污染，在大街上隨處可見的垃圾桶時(shí)刻提醒著人們愛護(hù)環(huán)境，把垃圾隨手扔進(jìn)垃圾桶里。1.4主要研究內(nèi)容及方案1.4.1主要研究內(nèi)容這一次研究的問題，最重要的是使用MCS-51單片機(jī)設(shè)想并研發(fā)出一套智能垃圾箱。規(guī)定用單片機(jī)為控制中樞，通過紅外傳感器設(shè)備監(jiān)控是否有人扔垃圾，伴隨著垃圾桶蓋自主的開啟與閉合REF_Ref21375\r\h[5]。核心內(nèi)容概括為:（1）紅外傳感器檢測是否有人扔垃圾（2）垃圾桶滿報(bào)警（3）步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)1.4.2研究方案當(dāng)有人靠近垃圾桶時(shí)，桶內(nèi)的紅外傳感裝置有所感應(yīng)，步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作，桶蓋打開。當(dāng)垃圾桶周圍沒有人時(shí)，5s后蓋子就會(huì)自動(dòng)閉合。里邊的超聲波裝置檢測到垃圾與桶頂部之間的間隔≤5cm時(shí)，蜂鳴器發(fā)出聲光報(bào)警，桶內(nèi)的垃圾就會(huì)被及時(shí)清除；垃圾桶內(nèi)的溫度傳感器裝置測得的數(shù)據(jù)≥35℃時(shí)，蜂鳴器發(fā)出聲光報(bào)警，垃圾桶得到及時(shí)清理。

第2章系統(tǒng)的總體分析2.1系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)2.1.1設(shè)計(jì)要求要設(shè)計(jì)一款多功能、低功耗、經(jīng)濟(jì)又實(shí)用、易于推廣的智能垃圾桶，尋要遵循以下幾個(gè)條件：實(shí)用可靠 設(shè)計(jì)的垃圾桶不能一味的追求外表，必須從實(shí)際出發(fā)，實(shí)事求是，符合市場的需求，更要符合使用者的需求。低功耗從各個(gè)元器件入手，想要降低功耗，就要是減少集成電路方面的損耗，需要符合現(xiàn)在的節(jié)約型社會(huì)，要考慮到產(chǎn)品的環(huán)保是否達(dá)標(biāo)，所選取的器件，在不影響產(chǎn)品功能的基礎(chǔ)上盡可能的控制功耗，節(jié)約資源。低成本 選取一些比較性價(jià)比高的器件，從程序方面也可以進(jìn)行優(yōu)化，從而來降低成本。2.1.2系統(tǒng)的組成本系統(tǒng)主要分為垃圾桶的機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制電路兩個(gè)部分。垃圾桶的機(jī)械結(jié)構(gòu)是單一的桶，硬件控制電路包括電源、核心控制的單片機(jī)、超聲波檢測模塊、溫度檢測模塊、自動(dòng)報(bào)警模塊。2.2系統(tǒng)各個(gè)模塊功能的實(shí)現(xiàn)2.2.1電源控制模塊電源模塊為整個(gè)系統(tǒng)提供電源。2.2.2超聲波檢測模塊利用傳感器測距技術(shù)以及后期信息處理技術(shù)，能檢測垃圾的高度，蜂鳴器報(bào)警使環(huán)衛(wèi)人員能及時(shí)有效的對(duì)垃圾桶進(jìn)行清潔REF_Ref21820\r\h[6]。防止垃圾過多影響市容，也提高了環(huán)衛(wèi)工人的工作效率。另外如果同一個(gè)垃圾桶一天內(nèi)滿箱的次數(shù)較多的話，就說明該地區(qū)的垃圾較多，垃圾桶應(yīng)該進(jìn)行重新布置，以滿足該地的需求。2.2.3溫度檢測模塊垃圾溫度檢測是一種現(xiàn)代新型智能檢測方法，該模塊是由多個(gè)型號(hào)一樣的溫度傳感器連接到核心MCS-51單片機(jī)相對(duì)應(yīng)的I/O口組合，多個(gè)相同的溫度傳感器裝配在桶的內(nèi)部，所有的溫度傳感器都有它各自的任務(wù)，擔(dān)任監(jiān)控它自身附近溫度的改變，當(dāng)某一個(gè)傳感器檢查到它所在附近的溫度超過事先設(shè)置好的閥值。MCS-51單片機(jī)則被觸及動(dòng)作，通過信息的處理，溫度的檢測得以完成。有效的防止了高溫對(duì)垃圾桶帶來的破壞。溫度傳感器設(shè)備輸出經(jīng)過“一線”總線（1-Wire是一種獨(dú)特的數(shù)字信號(hào)總線協(xié)議，它結(jié)合了電源線和信號(hào)線，只應(yīng)用一個(gè)端口線REF_Ref22394\r\h[7]；每個(gè)芯片唯一編碼，支持聯(lián)網(wǎng)尋址、零功耗等待等，是所需硬件連線最少的一種總線）這種獨(dú)特的方式?？梢允苟鄠€(gè)溫度傳感器方便地組建成傳感器網(wǎng)絡(luò)，為整個(gè)測量系統(tǒng)的建立和組合提供了更大可能性REF_Ref21147\r\h[8]。2.3單片機(jī)的選型STC89C52單片機(jī)為MCS-51MCU優(yōu)勢特性如下:此8051單片機(jī)類型為加強(qiáng)型、可以自由挑選6小時(shí)/機(jī)器周期和12小時(shí)/機(jī)器周期,傳統(tǒng)的8051單片機(jī)與它的指令碼完全兼容。3.5V~3.3V(5V單片機(jī))/3.8V~2.0V(3V單片機(jī))分兩種工作電壓；工作頻率范疇:0~40MHz,等于一般8051單片機(jī)的0-80MHz,理論工作頻率能達(dá)到48MHz用戶利用程序空間為8K字節(jié)片上集成512字節(jié)RAM常用I/O口(32個(gè))，重置后為:P1/P2/P3/P3是準(zhǔn)雙向口/弱上拉,P0是漏極開路輸出,當(dāng)用作總線擴(kuò)張時(shí),P0不需增加上拉電阻[9],當(dāng)加上上拉電阻時(shí)，是被當(dāng)作I/O端口。ISP(在體系中可編程)/IAP(在應(yīng)用程序中可編程),不再需要專屬的編程器,不再需要專屬的仿真器，用戶指令可以經(jīng)過I/O口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）下載，可直接應(yīng)用。具備EEPROM性能和看門狗定時(shí)器T0,T1,T2是此單片機(jī)所擁有的三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，PowerDown模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒通用異步串行口（UART），還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè)UART工作溫度范圍:-40~+85攝氏度(工業(yè)水平)/0~75攝氏度(商業(yè)級(jí))STC89C52單片機(jī)的工作方法有三種，兩種節(jié)電模式，一種正常模式。掉電模式：單片機(jī)所進(jìn)行的工作都停止，中斷復(fù)位才開始工作（<0.1μA）空閑模式：中央處理器暫停運(yùn)行后，其它模塊仍可繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)（2mA）正常工作：4mA~7mA圖2.1STC89C52RC引腳圖（1）引腳功能VCC(40引腳):電壓VSS(20引腳):接地P0端口(P0~P0,39~32引腳):P0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時(shí)，P0口也用來接收指令字節(jié)，在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，需要外部上拉電阻REF_Ref27492\r\h[10]。P1端口(P1.0-P1,1-8引腳):P1端口是內(nèi)拉的I/O端口。輸出緩存P1能夠驅(qū)動(dòng)四個(gè)TTL輸入(消耗或輸出電流)。當(dāng)寫入端口1時(shí),通過拉出最高的電阻器向上拖動(dòng)端口,可用作輸入端口。當(dāng)使用P1端口作為輸入端口時(shí),由于內(nèi)部的拉動(dòng),從外部引出的引線會(huì)輸出電流。P2端口(P2.0-P2.4,21-28引腳):P2口是帶內(nèi)拉絕緣體的雙位I/O端口。P2的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流的方法)4TTL輸入.當(dāng)寫入端口1時(shí),通過內(nèi)部的上拉電阻將端口拉到高電壓,而這時(shí)可用作輸入口。P2被用作輸入口,因?yàn)閮?nèi)部有上拉電阻,被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出電流REF_Ref27753\r\h[11]。圖2.2引腳功能圖RST(9引腳):復(fù)位輸入。當(dāng)輸入連續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)為有效，用來完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作?？撮T狗計(jì)時(shí)完成后，RST腳輸出96個(gè)晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無效。DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下,復(fù)位高電平有效。ALE/(30引腳):地址鎖存控制信號(hào)（ALE)是當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí),地址鎖存低8位地址的輸出脈沖。在用于Flash編程時(shí),此引腳也以作為編程輸入脈沖。在一般的情況下，ALE以晶振固定頻率的六分之一輸出脈沖，可以作為外部定時(shí)器或是時(shí)鐘來使用REF_Ref19051\r\h[12]。VPP(31引腳):訪問外部程序存儲(chǔ)器的控制信號(hào)。為了能從0000H到FFFFH的外部程序存儲(chǔ)器中讀取指令，必須接GND。注意加密方式1時(shí)，EA將內(nèi)部鎖定位RESET。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，應(yīng)該接VCC。在Flash編程期間，也可以接收12伏VPP電壓。XTAL1(19引腳):反采樣振蕩器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2(18引腳):反轉(zhuǎn)放大器的輸入端.

第3章系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)工作時(shí)，各個(gè)模塊依據(jù)測得的數(shù)據(jù)做出相應(yīng)的動(dòng)作，系統(tǒng)硬件做出特定的反應(yīng)。該設(shè)備系統(tǒng)硬件包括電源模塊、溫度檢測模塊、超聲波檢測模塊、顯示模塊。如下圖所示：圖3.1系統(tǒng)硬件電路總體結(jié)構(gòu)圖3.2超聲波測距模塊同其他產(chǎn)品設(shè)備相比，此測距方法的針對(duì)性更高和更平穩(wěn)，做功的損耗相對(duì)來說就比較遲緩、在媒介中傳播的距離更長，正因如此，在測量距離方面，超聲波發(fā)揮了巨大的作用。超聲波與其他設(shè)施相比頻率比較好，傳播的速度約為340米/秒，和聲音的傳播速度差不多，由于它的速度比較慢，所以分辨率比較高。此模塊測量物體之間的距離方式為：此設(shè)備自身的發(fā)射器沿著某一對(duì)象或某個(gè)位置發(fā)射超聲波，計(jì)時(shí)裝置在此同時(shí)開始每次超聲波裝置在工作時(shí)，在空氣中傳送的波形碰到任何物體的時(shí)候，波形立馬返射回來，它所帶的接收機(jī)就會(huì)接收信號(hào)。到達(dá)反射波后，它在一個(gè)固定的時(shí)間停止。這時(shí)根據(jù)計(jì)時(shí)時(shí)間t，起點(diǎn)與障礙物之間的距離就可以根據(jù)t算出來，即s＝340t/2。這是時(shí)差測定的方法。超聲波傳感器的構(gòu)造比較簡單，價(jià)格比其他傳感器便宜，穩(wěn)定性高，可靠性高，超聲波傳感器在生活中被廣泛使用。超聲波測距主要應(yīng)用于背包客的注意、建筑現(xiàn)場、工業(yè)現(xiàn)場等距離測量。現(xiàn)在的測距距離可以達(dá)到100米，但是測量精度往往可以達(dá)到厘米級(jí)。智能垃圾箱里的垃圾超過預(yù)定值的話，可以向報(bào)警器報(bào)警，馬上清掃。3.3獨(dú)立按鍵本電路一共設(shè)置了四個(gè)按鍵，分別控制：距離/溫度的切換、距離的大小和溫度的高低的“加”“減”鍵、還有一個(gè)重置鍵。如下圖所示：圖3.2按鍵連接圖3.4報(bào)警模塊為了操控蜂鳴器的報(bào)警功能，此模塊將電阻、三極管的基極與單片機(jī)的端口進(jìn)行串聯(lián)。如下圖所示：圖3.3蜂鳴器報(bào)警電路圖3.5復(fù)位電路在核心宏處理器的RST引腳中引進(jìn)高電平的電源，經(jīng)過兩個(gè)機(jī)器周期后，復(fù)位動(dòng)作在處理器內(nèi)部開始（假設(shè)引腳一直居于高電平，則單片機(jī)就會(huì)長時(shí)間居于復(fù)位狀態(tài)）。此外，此電路還有兩種復(fù)位方法：一是按鈕復(fù)位，另一個(gè)為自動(dòng)復(fù)位。自動(dòng)復(fù)位只有在模塊上電后才可以工作。復(fù)位電路外部存在的電容，它的充放電可以完成極為簡單的自動(dòng)復(fù)位；它的另一種方式是僅在電壓上升時(shí)間≤1ms可以完成。這次的課題選用的是手動(dòng)復(fù)位，它的重置方式有兩種：電平方式與脈沖方式。RET端口與電源VCC端口經(jīng)過連接，電平復(fù)位方式才能得以實(shí)現(xiàn)。按鍵手動(dòng)復(fù)位電路見下圖。圖3.4復(fù)位電路圖3.6步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)是最重要的產(chǎn)品之一，普遍運(yùn)用于各種自動(dòng)控制系統(tǒng)中。隨著計(jì)算機(jī)和微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，使我們?cè)谌粘Ｉ钪袑?duì)步進(jìn)電機(jī)的需求逐漸增加。步進(jìn)電機(jī)廣泛應(yīng)用于各國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域。將電脈沖變換為角位移或線性位移的執(zhí)行器是步進(jìn)電機(jī)。當(dāng)沒有過載的時(shí)候，馬達(dá)的速度和停止位置只與脈沖信號(hào)的頻率有關(guān)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)器接收到一定的脈沖信號(hào)時(shí)，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)，在設(shè)定方向上旋轉(zhuǎn)一個(gè)步進(jìn)角度，然后遵循這個(gè)固定角度逐步變動(dòng)?？刂平俏灰瓶梢钥刂泼}沖數(shù)來實(shí)現(xiàn)，然后就可以精確的定位。此外，為了調(diào)節(jié)控制馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度和加速度，可以通過控制脈沖頻率來完成REF_Ref28485\r\h[13]。步進(jìn)電機(jī)作為控制專用電機(jī)，它擁有無累積偏差，精度達(dá)到百分之百的特點(diǎn)，在各種開環(huán)控制當(dāng)中應(yīng)用極為廣泛。目前，比較通用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式（vr）、永久磁鐵（pm）、混合（hb）、單相步進(jìn)電機(jī)REF_Ref28687\r\h[14]。軟磁材料用于制造電阻步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁電路。定子有多相勵(lì)磁繞組，轉(zhuǎn)矩是由磁導(dǎo)率的變化引起的。這次的課題計(jì)劃采用混合步進(jìn)電機(jī)。這種電機(jī)采納了永磁式和反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，它還有兩相、三相、五相這三大類型，兩相步進(jìn)角一般為1.8度，三相步進(jìn)角一般1.2度，五相步進(jìn)角一般為0.72度。該樣式的步進(jìn)電機(jī)運(yùn)用極為普遍，綜上所述，這次的課題采納該種步進(jìn)電機(jī)。3.7溫度傳感器（DS18B20）電路3.7.1DS18B20簡介DSl8B20溫度傳感器是一種智能型數(shù)字溫度傳感器，它是由美國的一家半導(dǎo)體公司在推出Dsl820之后新研發(fā)的傳感器。同原先的熱敏電阻比起來，它能夠?qū)Υ郎y溫度進(jìn)行準(zhǔn)確的讀取，依照所需條件，模式可以選擇基本的編程完成對(duì)9-12位參數(shù)的直接識(shí)別。9位和12位的數(shù)字量分別存儲(chǔ)在93.75ms和750ms中，在DS18B20傳感器中收集到的指令和傳輸?shù)紻Sl8B20的指令僅僅只有一個(gè)I/O（單線接口）來讀寫REF_Ref4838\r\h[15]，總線本身也可以向所掛接的DS18B20供電，而無需額外電源。由此看來，系統(tǒng)對(duì)DS18B20的運(yùn)用，能夠使它自身的構(gòu)造進(jìn)而變的簡單可靠。此傳感器比較善于監(jiān)控溫度，改變時(shí)間，輸送距離，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖3-5所示：圖3.5DSl8B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖此溫度傳感器的核心構(gòu)造的關(guān)鍵有以下部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管腳排列如圖3-6所示：圖3.6DS18B20的管腳3.7.2DS18B20接口電路圖3.7溫度傳感器接口電路圖3.8本章小結(jié)這一章主要是對(duì)該智能垃圾桶的幾個(gè)重要部分進(jìn)行了簡要的說明，通過查閱書上和網(wǎng)上的相關(guān)文章來完成這一章的設(shè)計(jì)，一步一步的得出最終的結(jié)果，每一個(gè)模塊的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性決定了系統(tǒng)的最后的成果。第4章系統(tǒng)軟件的分析在硬件完成之后，軟件需要用keil4來編程和完成，整個(gè)設(shè)計(jì)的精神所在就是在軟件上，是智能垃圾桶的核心。超聲波檢測模塊是對(duì)垃圾桶內(nèi)的垃圾高度進(jìn)行檢測，溫度檢測模塊對(duì)垃圾桶內(nèi)部的溫度進(jìn)行檢測，經(jīng)過一系列的檢測處理后，所顯示的信息表明垃圾桶內(nèi)的垃圾沒滿、溫度沒有達(dá)到預(yù)設(shè)值，則該垃圾桶在正常工作。如果檢測到的信息顯示溫度過高、垃圾已滿，蜂鳴器報(bào)警，工作人員則對(duì)垃圾桶進(jìn)行處理和更新。本次產(chǎn)品所完成的系統(tǒng)軟件能夠多個(gè)任務(wù)同時(shí)段達(dá)成，比如:垃圾是不是裝滿了垃圾桶、是不是有人在它的周圍、桶蓋的自動(dòng)開合等多種監(jiān)控任務(wù)。此番設(shè)計(jì)當(dāng)中，內(nèi)部的紅外監(jiān)控裝置檢查到有人靠近時(shí)，電動(dòng)機(jī)就會(huì)啟動(dòng)，自動(dòng)抬起蓋子，計(jì)時(shí)在最后一次扔完垃圾開始，垃圾桶蓋子經(jīng)過5s后自動(dòng)關(guān)閉。在垃圾裝滿桶后，與此同時(shí)蜂鳴器發(fā)出聲響、二極管發(fā)光，該程序在溫度報(bào)警、蓋子自動(dòng)閉合、桶是否滿溢等幾個(gè)部分來回切換，它的主要步驟如圖4.1所示：圖4