基于單片機(jī)的防溢出智能垃圾桶的設(shè)計(jì)摘要隨著城市人口的急劇增加，各種流行病毒，細(xì)菌的極具擴(kuò)散。城市垃圾處理問(wèn)題日益突出，對(duì)城市居民的身體健康造成不可逆的影響。如夏天時(shí)的餐廳不及時(shí)處理廚余垃圾，留在垃圾桶內(nèi)就會(huì)發(fā)臭發(fā)爛；公共空間流動(dòng)人員很多，公共場(chǎng)所的垃圾桶更需要及時(shí)清理；垃圾桶內(nèi)部因無(wú)法實(shí)時(shí)檢測(cè)煙霧，導(dǎo)致易燃物在桶內(nèi)部發(fā)生燃燒引發(fā)火災(zāi)。本設(shè)計(jì)提出了智能防溢出垃圾桶來(lái)避免這些問(wèn)題。并依據(jù)現(xiàn)實(shí)中的垃圾處理方式，進(jìn)一步改進(jìn)通過(guò)運(yùn)用傳感器技術(shù)等手段實(shí)現(xiàn)對(duì)智能垃圾桶的實(shí)時(shí)觀摩。實(shí)時(shí)報(bào)警溢出，氣味，重量等狀態(tài)，實(shí)時(shí)處理快溢出，氣味很濃稠的垃圾。減少環(huán)境污染的概率。提高工作效率。本設(shè)計(jì)采用STM32F103C8T6作為控制芯片，用C編程，實(shí)時(shí)通過(guò)紅外傳感器收集溢滿狀態(tài)，并在OLED屏顯示分析。當(dāng)容量、重量等數(shù)據(jù)超過(guò)限定值時(shí)會(huì)報(bào)警，還集成了LD3320語(yǔ)音控制模塊。智能垃圾桶通過(guò)多種智能化功能模塊，通過(guò)芯片及紅外線感應(yīng)技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)。每次倒完垃圾后，會(huì)記錄容量、重量等數(shù)據(jù)，以便后續(xù)分析管理。關(guān)鍵詞：智能；STM32F103C8T6芯片；藍(lán)牙模塊；防溢出檢測(cè)Designofanti-overflowintelligenttrashcanbasedonsinglechipcomputerABSTRACTWiththedevelopmentofhumansociety,thepopulationhassoared,andthetypesandquantitiesofdomesticwastessuchaslandoccupation,airpollution,andbacterialdiseaseshaveincreasedsharply.Theproblemofurbangarbagedisposalisbecomingmoreandmoreprominent.Itisnotonlytheurbanenvironmentandthequalityoflifethathaveanimportantimpactonthehealthofurbanresidents.Iftherestaurantinhotweatherdoesnotdealwiththeresidueintime,itwillbemoldyandsmellyinthetrashcan;Therearealotoffloatingpeopleinthepublicspace,andthegarbageneedstobecleanedupintime.Becausethesmokeinsidethetrashcancannotbedetectedinrealtime,combustiblematerialsburninsidethetrashcanandcauseafire.Thisdesignproposesanintelligentanti-overflowtrashcantoavoidtheseproblems.Accordingtothegarbagedisposalmethodinreality,thereal-timeobservationofthesmartgarbagecanisfurtherimprovedthroughtheuseofsensortechnology.Real-timebroadcastofoverflow,odor,weightandotherstatus,real-timetreatmentoffastoverflow,verythickodorgarbage.Reducetheprobabilityofenvironmentalpollution.Improveworkefficiency.ThisdesignusesSTM32F103C8T6asthecontrolchip,andusesCprogrammingtocollecttheoverflowingstatethroughtheinfraredsensorinrealtime,anddisplaystheanalysisontheOLEDscreen.Whenthecapacity,weightandotherdataexceedthelimitvaluewillalarm,butalsointegratedLD3320voicecontrolmodule.Intelligentgarbagecanthroughavarietyofintelligentfunctionalmodules,throughthechipandinfraredsensortechnologyforautomaticdetection.Aftereachgarbagedump,datasuchascapacityandweightarerecordedforsubsequentanalysisandmanagement.Keywords:intelligence;STM32F103C8T6chip;Bluetoothmodule;Anti-overflowdetection目錄TOC\o"1-3"\h\u摘要 [41]。圖4.2紅外傳感器工作流程圖4.4煙霧警報(bào)系統(tǒng)煙霧報(bào)警系統(tǒng)流程如圖4.4所示。為了讓垃圾桶內(nèi)部為止的空氣環(huán)境更加安全，本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主要針對(duì)報(bào)警提醒功能來(lái)實(shí)現(xiàn)早發(fā)現(xiàn)，快響應(yīng)，低延遲的報(bào)警系統(tǒng)。通過(guò)編寫煙霧氣敏傳感器的程序，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析與快速傳輸?shù)较鄳?yīng)模塊進(jìn)行警報(bào)。圖4.4煙霧報(bào)警系統(tǒng)流程圖4.5語(yǔ)音控制模塊集成語(yǔ)音控制流程圖如圖4.5所示。當(dāng)你手里的垃圾很多必須要把手中的垃圾放在別處打開(kāi)垃圾桶蓋才能扔垃圾時(shí)，會(huì)感覺(jué)到很不便利，又費(fèi)寶貴的時(shí)間。所以最好的設(shè)計(jì)方案就是腳踏開(kāi)關(guān)或者更智能的語(yǔ)音開(kāi)關(guān)是我的首選，但腳踏的開(kāi)關(guān)已經(jīng)滿地都是，所以更智能的語(yǔ)音開(kāi)關(guān)正合我意。為了編寫語(yǔ)音控制模塊程序，實(shí)現(xiàn)垃圾桶的語(yǔ)音控制。本次設(shè)計(jì)選取的設(shè)計(jì)方案是，通過(guò)輸入不同的語(yǔ)音來(lái)實(shí)現(xiàn)垃圾桶的開(kāi)和關(guān)。例如當(dāng)我們輸入語(yǔ)音說(shuō)出“打開(kāi)垃圾桶”就會(huì)通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別傳感器來(lái)分析我們輸入的語(yǔ)音，再由單片機(jī)進(jìn)行處理，然后下達(dá)命令到舵機(jī)來(lái)進(jìn)行垃圾桶的開(kāi)蓋。圖4.5語(yǔ)音控制流程圖4.6數(shù)據(jù)記錄與分析通過(guò)對(duì)垃圾桶內(nèi)部的紅外傳感器，稱重感應(yīng)器等數(shù)據(jù)模塊編寫數(shù)據(jù)記錄與分析程序，實(shí)現(xiàn)每次倒完垃圾后，記錄容量、重量等數(shù)據(jù)。并無(wú)誤的傳送到顯示屏與藍(lán)牙模塊。4.7軟件調(diào)試與測(cè)試系統(tǒng)通電后，觀察各個(gè)功能是否正常實(shí)現(xiàn)。在垃圾桶與人保持有效距離的情況下，檢測(cè)系統(tǒng)的語(yǔ)音識(shí)別模塊功能是否正常工作。同時(shí)，語(yǔ)音模塊通過(guò)單片機(jī)控制舵機(jī)齒輪旋轉(zhuǎn)并打開(kāi)可垃圾桶桶蓋，檢測(cè)語(yǔ)音識(shí)別功能是否正常。觀察舵機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與歸位，保證舵機(jī)的工作運(yùn)轉(zhuǎn)。測(cè)試煙霧氣敏傳感器是否正常工作，可使用打火機(jī)產(chǎn)生火焰，然后將火焰熄滅產(chǎn)生氣體，拉開(kāi)一段距離將打火機(jī)產(chǎn)生的氣體對(duì)著傳感器，指示燈亮，蜂鳴器報(bào)警，測(cè)試煙霧傳感器是否正常工作，檢測(cè)OLED顯示屏狀態(tài)及工作狀態(tài)是否正常。測(cè)試紅外傳感器工作是否正常，用手將紅外傳感器的紅外射線遮擋，蜂鳴器發(fā)出鳴聲，由此檢測(cè)紅外傳感器是否正常工作。測(cè)試藍(lán)牙模塊工作是否正常，使用手機(jī)端藍(lán)牙APP與HC－05藍(lán)牙模塊配對(duì)，建立連接后，在藍(lán)牙APP界面收到垃圾桶重量，放垃圾次數(shù)等信息并記錄功能是否正常。

第5章防溢出智能垃圾箱系統(tǒng)測(cè)試5.1系統(tǒng)硬件測(cè)試（1）通電測(cè)試：將移動(dòng)電源接通智能防溢出垃圾桶系統(tǒng)，查看是否有問(wèn)題，元器件接入是否正常。用萬(wàn)用表測(cè)量電路的各接線點(diǎn)，查看接線是否有短路、斷路等現(xiàn)象，若出現(xiàn)以上現(xiàn)象進(jìn)行糾正。圖5.1（1）垃圾桶接通電源效果圖（2）繼電器測(cè)試：通電后查看繼電器是否運(yùn)行正常。在電源連接良好的情況下，繼電器亮綠燈表示繼電器運(yùn)行正常。反之如果亮紅燈就說(shuō)明繼電器故障，重新連接好電源盡可。圖5.1（2）繼電器實(shí)物圖（3）單片機(jī)測(cè)試：通電后測(cè)試單片機(jī)功能是否正常。通過(guò)與各個(gè)模塊的配合觀察單片機(jī)的性能。亮紅燈表示單片機(jī)正在正常運(yùn)行工作。圖5.1（3）單片機(jī)實(shí)物圖（4）語(yǔ)音模塊測(cè)試：測(cè)試語(yǔ)音輸入是否正常，是否靈敏。通過(guò)輸入相應(yīng)的語(yǔ)音口號(hào)測(cè)試。當(dāng)模塊紅燈亮則表明通電，當(dāng)我們說(shuō)出“垃圾桶”就喚醒語(yǔ)音模塊另一個(gè)紅燈亮，輸入語(yǔ)音使垃圾桶打開(kāi)。注意的是測(cè)試之前要好好檢查語(yǔ)音模塊麥克風(fēng)的輸入環(huán)境，如果麥克風(fēng)內(nèi)部有灰塵必須清理干凈在輸入語(yǔ)音。圖5.1（4）語(yǔ)音模塊實(shí)物圖（5）煙霧報(bào)警測(cè)試：測(cè)試傳感器是否正確的測(cè)試氣味。通電后紅燈亮則表示功能正常。通過(guò)打火機(jī)產(chǎn)生的可燃液化石油氣來(lái)判斷傳感器的檢測(cè)功能，如果達(dá)到設(shè)定的濃度，蜂鳴器發(fā)出警報(bào)則證明傳感器運(yùn)行正常。需要注意的是，火焰不能太靠近傳感器，以防燒毀旁邊的其他傳感器，造成不可逆的損失。圖5.1（5）煙霧傳感器實(shí)物圖（6）稱重測(cè)試：通過(guò)在垃圾桶內(nèi)放入相應(yīng)的垃圾來(lái)測(cè)試重量信息是否正確。測(cè)試重量信息是否會(huì)在顯示器中顯示。圖5.1（6）稱重傳感器實(shí)物圖（7）舵機(jī)測(cè)試：通過(guò)配合用語(yǔ)音模塊喚醒垃圾桶打開(kāi)垃圾桶蓋來(lái)測(cè)試舵機(jī)功能是否正常。圖5.1（7）舵機(jī)實(shí)物圖5.2系統(tǒng)軟件測(cè)試（1）STM32程序測(cè)試：通過(guò)電腦端編寫C語(yǔ)言程序，測(cè)試程序功能是否完善。如圖所示程序摘要圖。（2）藍(lán)牙測(cè)試：測(cè)試藍(lán)牙連接功能是否正常，接收信息是否正常。通電后藍(lán)牙模塊紅燈閃爍則說(shuō)明藍(lán)牙未連接，紅燈常亮表示已連接。通過(guò)稱重模塊和紅外模塊的傳來(lái)的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙傳送到手機(jī)端。圖5.2（2）藍(lán)牙實(shí)物圖5.3系統(tǒng)結(jié)果本次方案設(shè)計(jì)與后續(xù)實(shí)踐完成后，有許多問(wèn)題和錯(cuò)誤要及時(shí)改正。（1）焊接過(guò)程中，時(shí)常出現(xiàn)元器件接線錯(cuò)誤，導(dǎo)致通電后元件正負(fù)不對(duì)直接損毀，造成損失。（2）測(cè)試煙霧傳感器過(guò)程中，因剛開(kāi)始設(shè)計(jì)的時(shí)候傳感器之間距離太近導(dǎo)致其他傳感器受損，產(chǎn)生財(cái)產(chǎn)，時(shí)間的損失。（3）語(yǔ)音模塊長(zhǎng)時(shí)間裸露在外面壞境麥克風(fēng)容易進(jìn)灰，導(dǎo)致語(yǔ)音輸入不靈敏。結(jié)果：本次所設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的智能防溢出垃圾桶系統(tǒng)在應(yīng)用中可以很好的運(yùn)行，各個(gè)模塊之間配合正常，問(wèn)題糾正及時(shí)，基本功能實(shí)現(xiàn)效果良好。

第6章總結(jié)與展望6.1設(shè)計(jì)內(nèi)容及特點(diǎn)防溢出智能垃圾箱設(shè)計(jì)以STM32F103C8T6作為控制芯片，運(yùn)用C語(yǔ)言編程，實(shí)時(shí)通過(guò)紅外傳感器收集垃圾桶的溢滿狀態(tài)，并在OLED顯示屏上進(jìn)行直觀顯示。該設(shè)計(jì)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：6.1.1實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)防溢出智能垃圾箱可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)垃圾桶的容量、重量等數(shù)據(jù)，并通過(guò)OLED顯示屏直觀顯示，當(dāng)容量、重量等數(shù)據(jù)超過(guò)限定值時(shí)會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒清潔工人及時(shí)處理垃圾。6.1.2智能分析垃圾箱集成了LD3320語(yǔ)音控制模塊，可識(shí)別語(yǔ)音命令，通過(guò)液晶顯示屏和矩陣按鍵進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)垃圾桶智能化控制。同時(shí)，它還可以記錄每次倒垃圾的容量、重量等數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙傳到手機(jī)端，以便后續(xù)進(jìn)行垃圾分類的分析和管理。6.2創(chuàng)新點(diǎn)和應(yīng)用價(jià)值6.2.1實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)防溢出智能垃圾箱通過(guò)紅外傳感器收集溢滿狀態(tài)，并實(shí)時(shí)顯示在OLED顯示屏上，可以為人們提供便捷、衛(wèi)生的垃圾投放服務(wù)，同時(shí)有效避免垃圾溢出和異味等問(wèn)題，提高環(huán)境衛(wèi)生水平。6.2.2智能分析垃圾箱集成了語(yǔ)音控制模塊可實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別和人性化的操作，方便了居民使用。同時(shí)，每次倒完垃圾后，還可以記錄容量、重量等數(shù)據(jù)，方便后續(xù)進(jìn)行垃圾分類的分析和管理。6.3不足之處與改進(jìn)本設(shè)計(jì)存在一些不足之處，如采用STM32F103C8T6作為控制芯片成本較高，語(yǔ)音控制模塊的識(shí)別率還有待提高。為解決這些問(wèn)題，可以考慮采用更加經(jīng)濟(jì)的控制芯片，如STM32F103C8T6L；同時(shí)，可以優(yōu)化語(yǔ)音控制模塊的算法，提高識(shí)別率。6.4潛力和展望首先，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和智能分析，防溢出智能垃圾箱可以提高垃圾處理的效率和便利性。它能夠幫助環(huán)衛(wèi)工人更好地管理垃圾桶的狀態(tài)，及時(shí)清理垃圾，避免溢出和異味問(wèn)題，從而提高城市環(huán)境衛(wèi)生水平。其次，智能分析功能為垃圾分類和管理提供了便利。通過(guò)記錄每次倒垃圾的容量、重量等數(shù)據(jù)，并傳輸?shù)绞謾C(jī)端進(jìn)行分析，可以幫助相關(guān)部門更好地了解垃圾產(chǎn)生和處理的情況，有針對(duì)性地進(jìn)行垃圾分類指導(dǎo)和管理，推動(dòng)垃圾分類工作的深入開(kāi)展，促進(jìn)資源回收再利用，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。此外，集成語(yǔ)音控制模塊使得垃圾桶的使用更加便捷和智能化，為居民提供了更好的使用體驗(yàn)，也有助于智慧城市建設(shè)的推進(jìn)?？偟膩?lái)說(shuō)，這個(gè)設(shè)計(jì)將為城市環(huán)境衛(wèi)生管理和垃圾分類工作帶來(lái)革命性的改變，提高城市管理的智能化水平，為可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)做出積極貢獻(xiàn)。

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