基于STC89C52RC单片机控制的地埋式多功能垃圾箱设计

赖兴茂　雷芳

摘要：本研究设计的产品地埋式多功能垃圾箱主要由硬件系统组成，包括框架、红外传感器、光强传感器、光电传感器、单片电脑、步进电机、照明系统和景观显示面板等，通过外部传感器收集相关数据，光强传感器和光电传感器，单片机控制关闭垃圾分送门，满负荷报警收集箱，灯光屏幕和景观灯面板分别开和关。实验表明，该系统可靠性高，成本低，使用方便，结构简单，为城市垃圾智能化处理提供了一定的基础。

关键词：地埋式多功能垃圾箱;STC89C52RC单片机;绿色环保

近年来，随着生态城建设的普及，城市生活垃圾处理已经成为一个难题。为了使收集过程更加有效和人性化，满足建设文明生态城的需要，科学、环保、智能垃圾桶的设计成为一个值得深入研究的课题，本次课题拟设计一个智能、方便、美观的地埋式多功能垃圾箱。

1 总体设计

本研究设计的产品地埋式多功能垃圾箱主要由硬件系统组成，包括框架、红外传感器、光强传感器、光电传感器、单片电脑、步进电机、照明系统和景观显示面板等。通过外部传感器收集相关数据，光强传感器和光电传感器，单片机控制关闭垃圾分送门，满负荷报警收集箱，灯光屏幕和景观灯面板分别开和关。

2 系统硬件设计

本次设计的地埋式自动化垃圾箱主要能实现四大功能：①扫码开盖;②太阳能板给系统供电;③当外界亮度下降到阈值，打开LED灯模块给周围进行照明;④垃圾箱满载报警。为实现上述功能，用STC89C52RC单片机作为主控芯片，配合光伏发电模块、充电电池模块、传感器检测模块、控制投放口开合的驱动执行机构、LED照明系统等。系统框架图如图1。

2.1单片机

主控芯片采用STC89C52RC单片机，是新一代高速、低功耗，强抗干扰的单机芯片，指令代码兼容8051单片机，可以选择12时钟机器周期和6时钟机器周期，工作电压5.5V～3.3V，工作频率0～40MHz，片上集成512KB RAM，用户应用程序空间为8K，32个通用I/O，复位后P1、P2、P3、P4是准双向口，PO是漏极开路输出，作为总线扩展时用，不用加上拉电阻，作为I/O时要加上拉电阻，无需专用编程器，无需专用仿真器，通过串口直接下载用户程序，数秒即可完成，具有EEPROM、看门狗功能，共有3个16位定时器。

2.2光伏发电及电供电池模块

光伏发电模块采用太阳能单晶硅18v30w面板，尺寸520×400×25 mm，重量2.5公斤，轉换高达18%，衰减缓慢，使用寿命25年。太阳能控制器使用的是12V / 24v10a光伏电源控制器，规格尺寸为128×72×33 mm。能量储存电池使用12v20ah铅电池和硅光伏电池。25℃的平均充电电压是14、4～15、0v和应用是温度- 40℃～ + 70℃。充电需要6到12个小时。当电池充满电时，单电池可以在48小时内提供5W的灯泡。

2.3满载报警

在每个垃圾桶的底部，配备一个重量传感器来检测垃圾桶里的垃圾量。当发现垃圾桶已满时，重量传感器将立即通过STC89C52RC单片机的串口接口向清洁工提供信息。收到反馈后，保洁人员通过红外遥控器按下按钮，将地埋箱从地面缓慢提起，将垃圾箱拉出推至清扫车上，完成倾倒和压缩过程。为达到多用途埋地垃圾的完全防水效果，在底座底部和垃圾周围涂上防水材料，杜绝垃圾造成的二次污染。此外，居民将垃圾扔进回收站后，垃圾袋会直接落入地下。在环卫运输过程中，工作人员只需操作遥控升降机将地下的垃圾提升到地面。

2.4 LED照明模块

LED照明模块主要运用了光强传感器。用于检测外部环境的光强，在白天光线不足的情况下，光强传感器会将信号传送到主控制芯片，以控制更多的LED灯亮起。当光线充足时，LED灯和面板显示的景观被控制和关闭。光强传感器用来检测周围环境的光强，可以启动一个单独的电脑芯片或转换模块。当传感器周围的亮度没有达到设定的阈值时，连接器就会发出高信号。当周围的光线超过阈值时，终端就会发出低电平信号。终端连接到单片机上，通过高电平和低电平检测光强。因为终端也可以直接控制继电器，从而产生光学控制开关。传感器配有可调的压力传感器，以调节检测到的光强。电流超过15毫安，工作电压为3.5伏。

2.5执行电机

变速箱电机采用步进电机，直径为28厘米，工作电压为12v，步进角为5.625×1/64，减速比为1/64，采用uln2003驱动，也可以接成2相使用。

3 系统总体程序设计

太阳能电池板用阳光给电池充电，电池为所有的电器供电。当垃圾堆放箱内的垃圾堆放重量达到预设重量时，外接传感器将信号传输到单片机上，控制报警灯，禁止打开垃圾堆放门。当光强传感器检测到周围环境的光强低于阈值时，单芯片电脑将会控制LED灯。

4 结论

本设计通过STC89C52RC单片机的程序控制，能够更好的操作控制地埋式垃圾箱，实现多功能化。

参考文献：

[1]李芳.地埋式垃圾箱压缩装置的液压系统设计[J].农业科技与装备，2019，06：24-25+31.

[2]方学军.地埋式升降垃圾箱控制系统设计[J].科技创业月刊，2008，12：200-201.

基金项目：2021年度大学生创新创业省级项目，项目名称为地埋式多功能垃圾箱，项目编号为S202113257004