智能垃圾桶设计方案资料
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一、 摘要
垃圾桶作为人类生活中的必需品,伴有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X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 X围内或者探测X 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 X围内,又通过电路部份将单片 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者脚踩方式实现,
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.当人的手或者物体接近投物口约 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,在长期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： .
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X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
的时候运用图象处理法,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,所以抛却〕；震动传感器是将垃圾桶的
震动〔被物体撞击〕或者分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,当外部中断端 电源
提供+5v
热释红外传
感器
单片机
震动传感器
红外光
PT2262 门控部份 电平高到低 输出出控制电平
电平为高
电平为高 输出放音地址 .
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信号的综合判断这人是
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
电路部份将单片机唤醒,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、
本作品节能环保,干净卫生,具有一定的娱乐性,运用广泛,可合用于各种中高
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,在长期没有人来投垃圾,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,又通过该电路部份将单片机唤醒,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 / 10 .
〔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
用手或者脚开盖的思维屏障,感应开、关桶盖让人们在丢时少了份耽心,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故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漂亮.
〔4〕运用广泛.本作品可有多种色采、多种容量、多种材料选择,提升了公
共场合与居家档次,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.
(一) 硬件部份
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,以与实现基本控制功能.
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个用电器
相串联组成,实现外部信号的检测.
①热式红外传感器模块实现对外部红外热源的检测. .
②震动传感器模块实现对外部份量和形变的检测.
③红外光传感器模块在 Mod_2 模块中 51 的控制下对带地址、数据编码功能的
红外遥控发射/接收.
Mod_4 模块：
①控制电路模块用一个电磁铁实现桶盖的打开与关闭.
②语音电路模块主要用编程实现智能垃圾桶的提醒功能与播报功能.
1、Mod_1 模块解析：
电源电路是由变压器、桥式整流电路、集成器 7085 与一些电容所组成.家
用电器使用的 220v 交流电压通过变压器降压、桥式整流电路整流后,再通过
7805 集成器将电压稳定成为5v 的直流电压,给单片机供电.为了解决电信号中
的干扰问题,我们在集成器 7085 的两边并接电容用以滤波.电路图如下所示：
图 2 电源模块电路图
3、Mod_2 模块解析：
信号检测电路部份分为三大块：热式红外传感器、震动传感器、红外光传感器.
〔1〕热式红外传感器模块
①这种探头是以探测人体辐射为目标的.所以热释电元件对波长为 10UM 摆布的
红外辐射必须非常敏感.
②为了仅仅对人体的红外辐射敏感,在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲泥尔
滤光片,使环境的干扰受到明显的控制作用.
③被动红外探头,其传感器包含两个互相串联或者并联的热释电元.而且制成的两 个电极化方向正好相反,环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用,使 其产生释电效应相互抵消,于是探测器无信号输出.
④一旦人侵入探测区域内,人体红外辐射通过部份镜面聚焦,并被热释电元接收,
