基于单片机的办公桌智能垃圾桶系统设计及制作

陈春先 张 丽 辛 义

（北京电子科技职业学院，北京101601）

1 概述

随着社会的进步，人们的生活质量越来越高。在办公室里都希望自己工位上能有一个微型垃圾桶，这样不用起身就能随时存放垃圾。然而现有的垃圾桶需要用手打开盖子，盖子上较脏时，增大了人们患病的几率，危害人们的健康。使用者也更关注垃圾桶的密封性能，毕竟若密封不好，滋生的细菌或者散发的意味极易危害健康。

为满足人们的实际需要，经过资料查阅及研究，本文设计了一个能实现功能需求的智能垃圾桶控制系统，人员放入垃圾，当人离开时，垃圾桶的盖子自动关闭，从而避免人与垃圾直接接触的同时，提供了方便，体现了人性化设计，另外还有垃圾桶内垃圾快装满的时候，垃圾桶能自动发出提醒声，提醒人们清理垃圾。该系统避免了手直接接触垃圾桶盖，当垃圾满时，也不用人眼观测判断，系统自动报警，根据提示清理即可。让使用者充分体验智能化产品带来的便利及乐趣。

2 智能垃圾桶系统组成框图

图1 智能垃圾桶控制系统结构图

图2 系统焊接元件面图片

图3 软件系统流程框图图

智能垃圾桶控制系统结构如图1 所示，控制系统的前向通道由红外距离传感器的数据采集输入及人人体感应检测模块输入两部分，控制系统的后向通道由蜂鸣报警信号及舵机执行机构动作两部分组成。控制系统中主控制器选用单片机，采集感应人体信号并与理想值比较，而控制执行舵机机构自动开关盖；采集垃圾限位信号与标准值比较进而报警警示。

3 硬件系统设计及制作

硬件电路包括几类：系统控制器单元、距离探测模块、人体感应模块、舵机驱动及控制模块及系统警示模块。

3.1 硬件系统元器件选型

系统控制器单元选择STC89C52，距离探测模块选择TCRT5000 型的红外反射距离传感器。人体感应模块选择MH-B型红外传感器。舵机驱动模块选用SG90。报警模块采用蜂鸣报警及LED 灯指示。采用万能板搭建系统电路。

3.2 硬件系统焊接

图4 系统装配调试图

按照设计的原理图进行焊接实施，万能板焊接元件面如图2所示，焊接时注意控制系统最小系统元器件尽量紧挨着单片机芯片，极性元件比如电解电容和报警指示发光二极管和蜂鸣器要注意极性判别及检测，三极管注意是PNP 型的，平面对准自己，依次为E B C，传感器模块也有电源极性问题，如若极性接反，会出现该亮不亮，该响的不响。焊接元件面如图2 所示。

4 软件系统设计

程序是将各个子模块衔接成一个整体的桥梁，用程序实现系统的逻辑控制功能。让单片机查询人体感应 模块接收到的短信，根据短信的内容对输出电路进行控制，从而达到远程遥控的效果。软件系统设计采用模块化程序设计方法，重要的子模块包括开关盖子程序及垃圾桶满检测子程序以及PWM波形产生模块等。智能垃圾桶的开盖时需将舵机旋转到45°，那么只用输出一个占空比为1ms 的控制脉冲即可；关盖时需将舵机旋转到0°，那么只用输出一个占空比为0.5ms 的控制脉冲即可。开关盖子程序需要设定产生PWM波形及调整占空比（图3）。

5 系统装配调试

用万能板装配该系统，如图4，本设计的软件调试与编译是在Keil uVision4 的环境下进行的程序烧录之后便可以下载程序进行功能测试：人体检测传感器检测测试：有人靠近垃圾桶，舵机正转，带动垃圾桶开盖。当人远离人体检测传感器时，舵机反转，带动垃圾桶关盖。当关盖到位时，舵机停转，垃圾桶保持关闭状态。垃圾填满至标准值，蜂鸣器报警，指示灯亮。

6 结论

据操作调试结果表明，本次设计的智能垃圾桶能可靠的完成垃圾桶盖的自动控制功能，并能指示输出的状态，达到了设计的要求，与预期结果基本相符。后期制作用PCB 板，可以减小制作的体积，从而更方便设计系统集成结构。经试用，需求的各项功能均能正常实现，但集成方面仍需要优化处理，才能更方便实用。