多功能绿色垃圾桶设计-设计说明书

设计摘要：

本论文介绍了一种基于STC89C52单片机的多功能绿色垃圾桶系统的设计与实现。该系统采用了中控部分、输入部分和输出部分的设计架构。中控部分以STC89C52单片机为核心控制器，负责获取输入部分数据并进行内部处理，以控制输出部分的行为。输入部分由多个关键组成，包括垃圾桶的填充状态测量、人体检测、模式切换和盖开关控制。输出部分则根据中控部分的指令，通过LED指示灯和步进电机模拟垃圾桶盖的动作。系统可以自动监测垃圾桶的填充状态，检测附近是否有人，并通过LED灯显示当前状态。用户还可以通过独立按键切换系统模式和控制垃圾桶盖的开关。这一设计为垃圾桶管理提供了一种智能化的解决方案，可以有效地监测垃圾桶的使用情况，提高了垃圾桶的利用率，并降低了管理成本。此外，该系统还具备一定的环保意义，促进了垃圾分类和资源回收。然而，需要指出的是，本论文未详细涉及具体的硬件实现细节，只是提供了一个系统的整体设计框架。对于更深入的设计和实施细节，需要进一步的工程实践和电子工程专家的指导。

关键词：单片机；ULN2003四相步进电机；人体红外；超声波      传感器 

内容预览：

摘　要

ABSTRACT

1　引 言

1.1 选题背景及实际意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题主要内容

2　系统设计方案

2.1 系统整体方案

2.2 单片机的选择

2.3 电源方案的选择

2.4 电机方案选择

2.5电机方案选择

3系统设计与分析

3.1 整体系统设计分析

3.2 主控电路设计

3.2.1 STC89C52单片机

3.2.2 晶振电路和复位电路

3.3人体红外检测模块

3.4 超声波测距模块

4 系统程序设计

4.1 编程软件介绍

4.2 主程序流程设计

4.3 按键函数流程设计

4.4 处理函数流程设计

5 实物调试

5.1 电路焊接总图

5.2手动模式开关实物测试

5.3 设置人数最小值实物测试

5.4 设置温度阈值实物测试

结  论

参考文献

致  谢

1　引 言

1.1 选题背景及实际意义

众所周知，在日常生活中，我们是大量垃圾的制造者，但同时，我们也深受其害，倘若我们对于垃圾不做出正确的处理，任由相关负面影响滋生，那么，逐渐的垃圾所造成的危害将远超我们的预料。在我们现在的社会中，垃圾同样的也成为我们社会的严重问题，阻断其与人们的直接接触并以此防止垃圾上附着的细菌危害人类健康是我们国家一直难以结局并在努力攻克的课题[1]。

“垃圾桶”作为一种隔离人类与垃圾的容器，已经伴随着人们走过了一个又一个时代，在现实生活中，他被广泛的运用在日常生活中，可以说它已经是一种无法代替的物品存在与我们的生活中。在最早，垃圾桶只是简单的“坑洞式”，而随着人类社会的不断进步与发展，垃圾桶的构造也在不断地进步，到现在它的构造已经变成一个独立的个体。但就现实情况来看，我们生活中的垃圾桶并没有现实彻底将人与垃圾隔离开的效果，甚至说当我们有时在投放垃圾桶的过程中还可能与垃圾进行“亲密接触”，特别是像在医院那样的病菌多的公共场所，更需要垃圾桶能够起到将垃圾中的病菌与人类隔离的作用，但是实际当中医院还是半开式垃圾桶或手动翻盖式垃圾桶，根本不能严格意义上的达到隔离作用，所以如何研究和发展多功能垃圾桶控制系统就显得至关重要。

1.2 国内外研究现状

在国外，对于垃圾桶的重要性早已被认知，以此对于垃圾桶的控制系统的设计和研究就比我国国内要早很多。而国内现在大多数地方使用的垃圾桶为开放垃圾桶，这样的垃圾桶存在很多的问题如：密封效果不好导致垃圾桶附件味道大、容易滋生细菌、盖子需要人们手动打开，增加了人们患病几率[2]。

为解决上述问题，经过多方调查研究，我们设计了一款具有人体感应识别以及自动开合的垃圾桶。垃圾桶可以通过人体识别，实现垃圾桶盖的自动开启，可以有效地抑制异味的散发以及病菌的传播。当垃圾桶内垃圾装满时，垃圾桶已满指示灯会亮，提醒人们清理垃圾[3]。

张仁朝，蔡小兰，陈房添设计了一种基于STC89C52单片机控制的智能环保垃圾桶，该垃圾桶采用可充电的直流电池供电(12V)，不仅可以实现自动开盖，解决人们扔垃圾时双手的卫生问题，并且还能有效地把垃圾中的金属自动分类和回收，达到减少环境污染和节约资源的目的。垃圾桶下方由寻轨小车承载，用于整个垃圾桶的自动寻轨移动，适用于大型的公共场地(例如:候机室,候车室等)，为人们丢垃圾提供便利。

近年来，随着经济社会发展,城市规模扩大，生活垃圾的产生量不断增加。垃圾桶作为生活中随处可见的环卫设施，随着垃圾分类的到来一夜之间集万千关注于一身。现如今快速发展的时代，不仅分类垃圾桶正在普及，智能垃圾桶在很多城市也能看到，很大程度地方便了环卫工人的清理与相关工作者的管理，其中蕴含的管理系统与专业技术要求比较严格也比较高。当然，任何高科技产品的结果都要回归产品本身的实用性，怎样用最低的价格开发出最实用的产品才是研究的重点。朱莹设计以单片机STM32F103RCT6为智能控制中心，结合垃圾量检测模块，称重检测模块，温度检测模块，GPS定位模块，语音提示模块及其外围辅助电路，构成了一个多种检测功能为一体的垃圾管理系统。通过系统控制算法设计和数据,信号处理，本系统实现了智能检测垃圾重量，垃圾容量，桶内温度，并做对应语音提示，当检测到的信号超出自身的设定值时，将主动发送数据给服务器，服务器根据通信协议解析数据，并将数据持久化处理，并推送相关信息到保洁员手机中。基于系统低功耗设计，根据电量多少，系统智能切换工作模式，实现节省电能目的，且能量全部来自新能源供电系统。本设计能实现GPS定位与数据上传，下载功能，并将数据按照一定时间或事件触发上传到服务器。

当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。华俊芳致力于设计出一种能自动打开盖的垃圾桶，减少卫生隐患。当人的手或物体接近投物口时，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。

本文研究了基于51单片机的室内垃圾桶产品设计。借助基于超声波传感器51的单片机，让垃圾实现对人类手势和动作的识别，当超声波传感器识别人时，垃圾人朝向运动方向，人停留在边缘3秒后用户扔垃圾，垃圾将返回起始位置。本文分析了电路模块的设计过程，分析和解释了垃圾桶的各种动作。它专注于如何使用超声波传感器识别人手，实现垃圾桶移动，停留和返回的功能，并完成3D形状设计。

与上述几种设计方案相比，该设计方案更加方便易懂，便于实际操作，价格低廉，在集成电路的选择上更易于使用和精巧。

1.3 课题主要内容

这设计旨在开发一多功能绿色垃圾桶系统，以STC89C52单片机为核心，结合传感器和输出装置，实现智能化垃圾桶管理。核心理念是自动监测填充状态、检测人体存在，并控制垃圾桶盖。包括中控部分、输入部分（超声波测距、人体红外、按键）和输出部分（LED指示、步进电机）。通过LED指示灯和步进电机模拟垃圾桶状态，提高使用效率、降低管理成本，促进环保和垃圾分类。适用于公共场所，为城市管理和环保做出贡献。实际实现需考虑系统细节。

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