智能垃圾桶设计方案资料

目目 录录 一、摘要一、摘要 …………………………………………………………………………………………………………3 3 二、作品介绍二、作品介绍 ………………………………………………………………………………………………4 4 三、工作原理三、工作原理 ……………………………………………………………………………………………… 四、作品功能、特色四、作品功能、特色 ……………………………………………………………………………… 五、作品结构五、作品结构 ……………………………………………………………………………………………… 六六、、附录附录…………………………………………………………………………………………………… - 1 - 4 4 8 8 9 9 1 14 4 一、 摘要 垃圾桶作为人类生活中的必需品，伴随着人类走过了每一个时代。随 着生活水平的提高，人们对生活品质更为关注，智能垃圾桶应运而生。 本作品主要由51单片机芯片控制中心模块，信号检测电路模块、控制 电路模块与语音电路模块四部份组成，是集机、光、音、电于一体的科技 新产品。作品通过信号检测电路模块检测到探测范围内有人进入或者其他 检测信号时，经过芯片控制中心模块的分析处理后启动控制电路模块做出 相开盖、关盖等应动作，语音电路模块也随之启动并播放设定的语音，在 增添气氛的同时也提醒人们要保护环境。若在设定时间内无人进入探测范 围内或探测范围内无信号触发时，开始启用51单片机特有的休眠功能，自 动的将除HN911以外的电路电源关闭，之后单片机进入休眠，从而大大减少 能源的浪费，做到了节能环保。休眠过程中若有人走进探测范围内，又通 过电路部分将单片机唤醒，并将以前关闭电源的电路重新通电进入正常工 作状态。 本作品图文声并茂，易识别，可自动打开桶盖，减少卫生感染的隐患， 能有效杜绝各种传染性疾病通过垃圾进行传播，为人们的健康提供了有力 的保障。 二、 作品介绍 1．创作动机 目前市面上销售的带盖垃圾桶，开盖时均需采用手动或脚踩方式实现， 这种开盖方式主要的缺点是给使用者带来既不卫生又不方便。在一些公共 - 2 - 场合，虽然到处都有垃圾桶，但由于陈旧无新意，许多垃圾仍然没有丢进 桶内，导致遍地狼藉、臭气冲天，严重污染环境…… 2. 创作目的 为了彻底解决了传统垃圾桶对使用者存在卫生感染的隐患，能有效杜绝各 种传染性疾病通过垃圾进行传播，本项目致力于设计出一种通过检测并自动打 开垃圾桶盖的一种智能系统。当人的手或物体接近投物口(应感窗)约 1 米时,垃 圾桶盖便会自动开启,等垃圾投入完毕，在设定时间内垃圾桶盖又会自动关闭， 人、物不需接触垃圾桶，在长时间不使用的情况下会自动进入休眠模式以便节 能。使用的过程中，垃圾桶会根据不同的情况播放不同的语音。这种卫生、自 动、耗能低、有趣的新型智能垃圾桶是人类进入小康社会取代传统垃圾桶的更 新换代产品。 三、工作原理 整体架构如图1所示： - 3 - 电源 提供+5v 热释红外传 感器 震动传感器 红外光 PT2262 电平高到低 输出出控制电平 门控部分 电平为高 单片机 输出放音地址 电平为高 图1 作品系统架构图 程序分为3大块：主程序为等待延时、定时中断，热释红外传感器中断。 工作原理： 当人走到热释红外传感器的探测范围内，传感器热释电元件在接收到人体 红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，经过 hn911内部电 路处理将此信号转换成电平变换 ， 当检测到人时向单片机提供了一个低电平 （下 降沿），将此信号作为一个外部中断信号（在设计此方案的时候，我们还想到 检测的时候运用图像处理法，他的优点就能够容易区分垃圾种类和准确是否是 人，但其缺点是处理信息大，受到环境影响大，所以放弃）；震动传感器是将 垃圾桶的震动（被物体撞击）或者重量变化转变成电平信号，通过I/O口单片机 可以查询到此信号；当PT2262/2272 是一对带地址、数据编码功能的红外遥控 发射/接收芯片，其中发射芯片PT2262-IR将载波振荡器、编码器和发射单元集 成于一身，将垃圾的投入和垃圾桶是否满转变成电平信号，通过 I/O口单片机可 以查询到此信号；单片机在进行初始化与设定定时时间后，就等待中断信号， - 4 - 当外部中断端有信号时，单片机进入处理中断，认为此时有人来，通过查询 I/O 信号，判断是否打开垃圾桶盖，当垃圾桶未满即 PT2262/2272端无信号打开垃圾 桶盖（单片机控制电磁铁通电，盖打开） ，通过震动传感器和PT2262/2272信号 的综合判断此人是否是投垃圾的，与此同时单片机控制语音芯片发出一些幽默 的话语，提示大家爱护环境，也给大家带来一些快乐。正因为盛群单片机有很 方便休眠唤醒功能，在PA口加下降沿可是单片机唤醒，并且唤醒后执行唤醒的 吓一跳指令，所以在长时间没有人来投垃圾，单片机自动的将除 HN911以外的电 路电源关闭，之后单片机进入休眠，从而大大减少能源的浪费。做到了节能环 保。当有人来时，通过 HN911电路部分将单片机唤醒，单片机将以前关闭电源的 电路从新通电进入正常工作状态。 四、作品功能、特色作品功能、特色 本作品节能环保，干净卫生，具有一定的娱乐性，运用广泛，可适用于各 种中高级办公楼等公共场合，其原理也可运用至其他领域，如防盗作用等，具 有很强的市场竞争力。 作品采用了 51 作为主控单片机，以红外传感器、 震动传感器、语音芯片为 主要模块，主要特点如下： （1）节能环保。本作品有休眠唤醒功能，在长时间没有人来投垃圾，单片 机自动的将除红外感应以外的电路电源关闭，之后单片机进入休眠，从而大大 减少能源的浪费；而且通过语音提示让投垃圾者将垃圾分类投放，做到了节能 环保。当有人来时，又通过该电路部分将单片机唤醒，单片机将以前关闭电源 的电路从新通电进入正常工作状态。 - 5 - （2）干净卫生。 智能垃圾桶顺应了现代社会的追求，突破了传统带盖垃圾 桶用手或脚开盖的思维屏障，感应开、关桶盖让人们在丢时少了份担心，减少 了生活中各种病菌交叉感染的机率。同时具有良好的密封性好，无垃圾异味溢 出，确保四週空气清新。 （3） 娱乐性。 本作品的语音系统会根据不同情况发出一些幽默诙谐的话语， 娱乐大众的同时也吸引人们有意识地将垃圾丢进桶内，更能吸引小孩去捡垃圾 往里丢，从而使人们养成不乱扔垃圾的好习惯，让我们周围的环境更加美丽。 （4）运用广泛。本作品可有多种色彩、多种容量、多种材料选择，提升了 公共场合及居家档次，满足了人们崇尚人性和时尚，不断塑造个性和魅力的生 活品味；是办公、家用、公用、会议、医疗等使用的理想选择。 五、五、 作品结构作品结构 (一) 硬件部分 硬件电路部份包括：电源电路模块 Mod_1；51 芯片控制中心模块 Mod_2； 信号检测电路模块 Mod_3；控制电路模块与语音电路模块 Mod_4 四部份。分别 说明如下: Mod_1 模块：电源电路模块实现给 51 单片机供电功能。 Mod_2 模块：使用51 芯片，建立基本输入输出模型。实现与Mod_3 模块的 串行通信功能，以及实现基本控制功能。 Mod_3 模块：信号检测电路模块是由各插孔的检测电路分别与各