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智能垃圾桶项目【课程设计】【全套开源】_智能垃圾桶的项目实现

作者：不正经 | 2024-05-21 18:03:10

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智能垃圾桶的项目实现

手把手带做【智能垃圾桶项目】【全套开源】

1.项目介绍

1.1 功能描述

  • 当物体接近垃圾桶时，垃圾桶自动打开，并有" 嘀"的一声；当远离垃圾桶后，自动关闭；
  • 当按下按键时，垃圾桶也可以自动打开，并有" 嘀"的一声；
  • 当感受到震动时，也自动打开，（同上）
  • 垃圾桶开时，led1 灯开，led2 灯关；当垃圾桶关时，led1 灯关，led2 灯开

1.2 所需器件

  • SG90舵机，超声波模块HC-SR04，震动传感器，蜂鸣器

模块不熟悉没关系，下面的描述和代码都很详细；

2.元器件器件描述

2.1 STC89C51/52

为了快速做出项目，我们一边介绍项目所需元器件，一边写代码，原理类的东西带过一下。

首先，基本的led1、led2，key1。

#include<reg51.h>

sbit led1 = P3^7;  //固定的口  
sbit led2 = P3^6;  //固定的口
sbit key1 = P2^1;  //固定的口

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这些口请参考你使用的单片机的原理图，不同单片机不一样

比如我使用的单片机

在这里插入图片描述

大家根据自己使用的单片机原理图接对应硬件的引脚。

  • 代码块
void led1_ON()  //led1亮,led2灭
{
    led1 = 1;
    led2 = 0;
}

void led2_ON()  //led2灭，led2亮
{
    led1 = 0;
    led2 = 1;
}


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这两个点灯函数之后也会用到，用来做为开关垃圾桶的标志。

1.2 超声波测距模块

我使用的是HC-SR04
在这里插入图片描述

大家在某宝或者某夕夕上面买就ok了，几块钱。

  • 接线参考：

    • 四个引脚VCC接 5/3.3V，GND 接地。

    • Trig、Echo 两个引脚随便接没有被占用的引脚，我接的是 P1.5 和 P1.6；

      sbit Trig = P1^5; //发生超声波
sbit Echo = P1^6; //接收超声波

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  • 超声波测距原理

    超声波测距模块是用来测量距离的一种产品，通过发送和收超声波，利用时间差和声音传播速度， 计算出模块到前方障碍物的距离.

配置好引脚后，trig 和 echo 就可以在软件成面，就是通过代码的方式进行操作。

  • 怎么发送和接收超声波呢？

    • 1、发送波的条件：给trig一个至少10us的高电平，也就是 trig = 1的状态至少10us；
    • 2、已经发送波了的标志（也就是开始计时的标志）：Echo信号，自动由低电平跳到高电平，表示开始发送波了；
    • 3、当波接触到物体，波会返回过来，当波返回过来被HC-SR01接收到后，Echo信号就会跳转到低电平，表示回来了；
    • 4、我们可以利用计数器，以及Echo的信号变化来计算距离；当发出波，Echo第一次变化，启动计数器；当接收到信号，Echo第二次变化，关闭计数器；从而得出来回所需时间。
    • 通过时间，音度340m/s，距离 = （速度*时间）/ 2；

大家看着看不懂也没关系，我们有代码

  • 模块代码介绍

先获取一下延时函数
在这里插入图片描述

打开STC-ISP，按照我的操作就ok了

不会用STC-ISP也没关系，直接复制代码一样得

void Delay10us()		//@11.0592MHz  //发射超声波最短时间
{
	unsigned char i;

	i = 2;
	while (--i);
}

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下面是这个器件操作的大头：利用到了定时器/计数器1

定时器/计数器如果不太明白，大家可以参考我之前写的博客：

<定时器中断&外部中断 区别联系-CSDN博客>

  • 模块参考代码介绍
sbit Trig = P1^5; //发生超声波
sbit Echo = P1^6; //接收超声波

void Timer1Init()		// @11.0592MHz 
{
    
	TMOD &= 0x0F; //设置定时器模式  //选择定时器1
    TMOD |= 0x10; //与运算，可以参考我另一篇博客（下面会介绍），看不懂也没关系，直接C、V就好
	TL1 = 0x00;		//设置定时初始值
	TH1 = 0x00;		//设置定时初始值
    //不着急开始计数，寄存器的操作在后面 getDis( )函数
}

void startHC() //发射超声波
{
    Trig = 0; //Trig 硬件层面接好后，软件 sbit 了 一个引脚后，就可以直接赋值；
    Trig = 1;
    Delay10us();  //延时10us，//前面介绍过，直接copy
    Trig = 0;
}

float getDis()  //获得距离 //这里是难点，根据Echo信号的变化来获取距离
{
    float TIME;//时间
    TL1 = 0x00;		//设置定时初始值
    TH1 = 0x00;		//设置定时初始值
    startHC(); //准备启动
    while(Echo==0); //等待高电平，跳出循环
    TR1 = 1;
    while(Echo==1);//等待低电平，跳出循环
    TR1 = 0;
    TIME = (TH1 * 256 + TL1)* 1.085;  //us
    //340m/s == 340 00cm/1000ms == 34cm/ms == 0.034cm/us == 0.017cm/us
    //计数器的计数一次最大的时间是71ms，根据公式可以知道，一次计数，超声波最远可以传播12m
    return TIME * 0.017; //最大12m来回，器件HC-SR04说明书的测量距离是 2cm-4m；
}



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超声波测距模块就这么一些，在后面我们会在垃圾桶上装一共这样的模块，来检查我们的的手离垃圾桶的距离，通过距离来控制下面我们要讲的舵机，通过舵机控制垃圾桶的开关。

2.3 舵机模块

我使用的是SG90
在这里插入图片描述

网上都可以买的到的

  • 参考接线

    • 三个引脚VCC接 5V，GND 接地。舵机需要的电压大一点；

    • PWM信号脚 随便接没有被占用的引脚，我接的是 P1.1;

      sbit sg90_con = P1^1; //舵机

  • 怎么控制舵机呢？

    通过PWM信号来控制

    • PWM波的频率不能太高，大约50HZ，即周期=1/频率=1/50=0.02s，20ms左右

      0.5ms-------------0度； 2.5% 占空比

      1.0ms------------45度； 5.0% 占空比

      1.5ms------------90度； 7.5% 占空比

      2.0ms-----------135度； 10.0% 占空比

      2.5ms-----------180度； 12.5% 占空比

占空比：占空比指的是在一个周期中，高电平状态占整个周期的百分比。

给PWM信号引脚 不同频率的脉冲，便可以调控PWM的占空比；

我们设置20ms为一个周期，0.5ms 为最小单元，定义标识符int cnt来计数，没过0.5ms，计数加一 cnt++;这样一来，我们就可以通过标识符来方便的控制舵机旋转角度；

在这里插入图片描述

  • 模块参考代码介绍

    sbit sg90_con = P1^1; //舵机
int jd,jd_bak;  //0.5的倍数
//用jd，和jd_bak 标识符来控制舵机旋转角度，jd指的是（角度），jd_bak指的是（之前的角度）
//jd_bak的设置，是为了让使各各模块结合在一起后，舵机更加稳定所做出的操作；
int cnt; //计数

void Time0Init()  //定时器0来配合舵机PWM操作    @11.0592MHz
{
    //最小时间单元0.5ms（人为设置的）
	//1. 配置定时器0工作模式位16位计时
	TMOD &= 0xF0; //设置定时器模式  //选择定时器1
    TMOD |= 0x01;
	//2. 给初值，定一个0.5出来
	TL0=0x33;
	TH0=0xFE;
	//3. 开始计时
	TR0 = 1;
	TF0 = 0;
	//4. 打开定时器0中断
	ET0 = 1;
	//5. 打开总中断EA
	EA = 1;
}

void sg90_0_Init()  //初始化舵机
{
    jd = 1;    //初始角度是0度（使舵机恢复原始状态），0.5ms,溢出1就是0.5ms，高电平
    cnt = 0;
    sg90_con = 1;//一开始从高电平开始
}

void Time0Handler() interrupt 1  //舵机 定时器0-中断
{
	cnt++;  //统计爆表的次数. cnt=1的时候，报表了1
	//重新给初值，定时器复位；
	TL0=0x33;
	TH0=0xFE;
	
	//控制PWM波
	if(cnt < jd) //jd是全局变量，比较方便
    { 
		sg90_con = 1;//控制舵机PWM信号的高低电平
	}
    else
    {
        sg90_con = 0;
    }
	
	if(cnt == 40){//爆表40次，经过了20ms
		cnt = 0;  //40 * 0.5ms = 20ms
		sg90_con = 1;
	}
}

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2.4 震动传感器模块

我用的是SW-18010P
在这里插入图片描述

  • 引脚介绍

    • VCC 和 GND 就不说了，当不震动时，AO 口输出高电平；当产品震动时，AO口输出低电平；DO口在这里不用；
    • 我们可以用四角螺丝刀条件传感器的灵敏度；当传感器触发后，开关信号指示灯就会亮起。

  • 参考接线

    • AO口可以，随便接没有被占用的引脚，我是将AO口接在P3.2上

      sbit vibrate = P3^2;

  • 为了使程序更加稳定，防高灵敏度误触影响程序运行，我们使用外部中断0，来对震动传感器的触发进行操作

  • 模块参考代码介绍

int make_vibrate = 0;  //震动标志位（全局）

void EX0_Init() //外部中断初始化
{   
    //EA = 1；//因为前面以及打开过	EA 中断总开关了，我们这边就把他省略
    EX0 = 1; //打开外部中断0 开关
    IT0 = 0; //IT0 = 0时 低电平触发
    //IT = 1 的话就是下降言触发
}

void Ex0_Handler() interrupt 0 //震动传感器，外部中断0
{
     make_vibrate = 1;   //震动 标志位改变，进而影响震动传感器的状态；
}


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2.5 蜂鸣器模块

我使用的是低电平触发的蜂鸣器，都大差不差，随便到某宝买就行。
在这里插入图片描述

  • 接线参考

    • VCC GND就不说了，I/O口，随便接没有被占用的引脚，我将 I/O 接在了P2.3

      sbit beep = P2^3; // 蜂鸣器 开盖就响

蜂鸣器比较简单；

接下来我们把上述各种器件整合，写开盖函数，关盖函数，和main函数；

3.开关盖函数和main

3.1 开关盖函数

直接上代码

void openDustbin() //开盖
{
    jd = 3; //90度 1.5ms高电平；根据前面讲得，20ms里面，1.5ms高电平，舵机转90度
    if(jd_bak != jd)//当当前设置的角度标志位，与前一个角度标志位不一样时，执行给语句；
    //目的解决物体一直放在垃圾桶前面时，舵机抽搐的问题。
    {
        cnt = 0; //抽搐的原因
        beep = 0; //蜂鸣器响一下
        Delay150ms(); //响150ms
        beep = 1; //蜂鸣器停
        Delay1000ms(); //延时1s，开关也要时间
        jd_bak = jd;//这一次的角度，变成了下一次的上一次。
    }
}

void closeDustbin() //关盖
{
     jd = 1; //0度，归位
     cnt = 0; //计数的标志位置零
     jd_bak = jd;//这一次的角度，变成了下一次的上一次。
     Delay150ms();
}

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再补几个延时函数

void Delay1000ms()		//@11.0592MHz
{
	unsigned char i, j, k;

	i = 8;
	j = 1;
	k = 243;
	do{
		do{
			while (--k);
		} while (--j);
	} while (--i);
}
void Delay150ms()		//@11.0592MHz
{
	unsigned char i, j, k;
    
	i = 2;
	j = 13;
	k = 237;
	do{
		do{
			while (--k);
		} while (--j);
	} while (--i);
}

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3.2 main函数

下面我们写最主要的代码，来调用前面的函数；

  • 调节距离函数
void setDis(float distance)  //设置想要的距离，物体到达传感器多长距离，触发开盖
{
    Delay150ms();//这边加一个延时，目的是怕当物体一直在超声波传感器前面时，传感器启动频繁，导致产生过载；让传感器休息一下；
    if(Dis < distance || key1 == 0 || make_vibrate == 1)//小于10cm 或者按下按键key1 开盖
    {
    
            led1_ON();//点灯led1，关灯led2，标志，开盖成功！
            openDustbin();//开盖函数
            make_vibrate = 0; //震动传感器的标志位置零，重新开始
    }
    else
    {   
            led2_ON();//点灯led2，关灯led1，标志，关盖
            closeDustbin(); //关盖函数
            //make_vibrate = 0;
    }
}

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  • 在main()函数中调用这个函数，通过传参便捷调节触发距离；
  • main() 函数
int main()
{
	Time0Init(); //初始化定时器
    Timer1Init();
    EX0_Init();  //外部中断 震动传感器
    sg90_0_Init(); //舵机的初始化
    
    while(1)
    {
        Dis = getDis();
        setDis(10);  //设置开盖距离参数，
        
    }
}

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我们用到了定时器0 控制制舵机PWM，定时器1 计算超声波传播路径，外部中断0 结合了震动传感器

4.代码整合

#include<reg51.h>

sbit led1 = P3^7;  //固定的口 
sbit led2 = P3^6;  //固定的口
sbit key1 = P2^1;  //固定的口

sbit Trig = P1^5; //发生超声波
sbit Echo = P1^6; //接收超声波
sbit sg90_con = P1^1; //舵机
sbit vibrate = P3^2;
sbit beep = P2^3;  // 蜂鸣器 开盖就响

int jd,jd_bak;  //0.5的倍数
int cnt; //计数
int make_vibrate = 0; 
float Dis;  //超声波距离

void Delay10us()		//@11.0592MHz  //发射超声波最短时间
{
	unsigned char i;

	i = 2;
	while (--i);
}

void Delay150ms()		//@11.0592MHz
{
	unsigned char i, j, k;

	i = 2;
	j = 13;
	k = 237;
	do{
		do{
			while (--k);
		} while (--j);
	} while (--i);
}

void Delay1000ms()		//@11.0592MHz
{
	unsigned char i, j, k;

	i = 8;
	j = 1;
	k = 243;
	do
	{
		do
		{
			while (--k);
		} while (--j);
	} while (--i);
}



void Timer1Init()		//10微秒  //10us 超声波  @11.0592MHz
{
    
	TMOD &= 0x0F; //设置定时器模式  //选择定时器1
    TMOD |= 0x10;
	TL1 = 0x00;		//设置定时初始值
	TH1 = 0x00;		//设置定时初始值
    //不着急开始计数
}

void Time0Init()  //舵机定时器0 0.5ms  @11.0592MHz
{
	//1. 配置定时器0工作模式位16位计时
	TMOD &= 0xF0; //设置定时器模式  //选择定时器1
    TMOD |= 0x01;
	//2. 给初值，定一个0.5出来
	TL0=0x33;
	TH0=0xFE;
	//3. 开始计时
	TR0 = 1;
	TF0 = 0;
	//4. 打开定时器0中断
	ET0 = 1;
	//5. 打开总中断EA
	EA = 1;
}

void sg90_0_Init()
{
    jd = 1;    //初始角度是0度，0.5ms,溢出1就是0.5，高电平
    cnt = 0;
    sg90_con = 1;//一开始从高电平开始
}

void EX0_Init()
{
    EX0 = 1;
    IT0 = 0; //低电平触发
    //1的话就是下降言触发
}

void startHC() //发射超声波
{
    Trig = 0;
    Trig = 1;
    Delay10us();
    Trig = 0;
}

float getDis()  //获得距离
{
    float TIME;//时间
    TL1 = 0x00;		//设置定时初始值
    TH1 = 0x00;		//设置定时初始值
    startHC(); //准备启动
    while(Echo==0); //等待高电平，跳出循环
    TR1 = 1;
    while(Echo==1);//等待低电平，跳出循环
    TR1 = 0;
    TIME = (TH1 * 256 + TL1)* 1.085;  //us
    //340m/s = 340 00cm/1000ms == 34cm/ms == 0.034cm/us == 0.017cm/us
    return TIME * 0.017;//最大12m来回，器件HC是 2cm-4m
}

void led1_ON()  //亮led1
{
    led1 = 1;
    led2 = 0;
}

void led2_ON()  //亮led2
{
    led1 = 0;
    led2 = 1;
}


void openDustbin() //开盖
{
    jd = 3; //90度 1.5ms高电平
    if(jd_bak != jd)
    {
        cnt = 0; //抽搐的原因
        beep = 0;
        Delay150ms();
        beep = 1;
        Delay1000ms();
        jd_bak = jd;
    }
}

void closeDustbin() //关盖
{
     jd = 1; //0度
     cnt = 0;
     jd_bak = jd;
     Delay150ms();
}

void setDis(float distance)  //设置距离
{
    Delay150ms();
    if(Dis < distance || key1 == 0 || make_vibrate == 1)//小于10cm 或者按下按键key1 开盖
    {
    
            led1_ON();
            openDustbin();
            make_vibrate = 0;
    }
    else
    {   
            led2_ON();
            closeDustbin();
            //make_vibrate = 0;
    }
}

int main()
{
	Time0Init(); //初始化定时器
    Timer1Init();
    EX0_Init();  //外部中断 震动传感器
    sg90_0_Init(); //舵机的初始化
    
    while(1)
    {
        Dis = getDis();
        setDis(10);  //设置开盖距离参数，
        
    }
}

void Time0Handler() interrupt 1  //舵机 _中断
{
	cnt++;  //统计爆表的次数. cnt=1的时候，报表了1
	//重新给初值
	TL0=0x33;
	TH0=0xFE;
	
	//控制PWM波
	if(cnt < jd){ 
		sg90_con = 1;
	}else
    {
        sg90_con = 0;
    }
	
	if(cnt == 40){//爆表40次，经过了20ms
		cnt = 0;  //当100次表示1s，重新让cnt从0开始，计算下一次的1s
		sg90_con = 1;
	}
}

void Ex0_Handler() interrupt 0 //震动传感器，外部中断0
{
     make_vibrate = 1;   //震动 标志位改变
}

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主要还是大家要注意接线，代码模块还是比较简单的；
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