一种智能分类垃圾桶系统的设计
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• 157•在现如今的日常生活中,我们每天都会产生垃圾。
而垃圾桶有各式各样的,很少有人愿意去打开脏兮兮的翻盖垃圾桶,以至于有些人就把垃圾扔再垃圾桶旁的地面上。
为了解决这个问题,提出了基于STM32的智能垃圾桶系统,该设计是以STM32F103单片机为核心器件,辅以ULN2003步进电机以及红外模块,通过步进电机用来实现垃圾桶盖的打开和闭合,红外模块用来检测是否有人靠近,当有人靠近时便打开垃圾桶盖,人离开时便关闭桶盖。
1 引言早在9世纪80年代,垃圾桶便在法国巴黎被发明出来。
至此,垃圾桶的问世已经有11个多世纪,在如此漫长的岁月里,垃圾桶一开始只要能够放垃圾就可以,后来人们的设计灵感逐渐浮现,各式各样的垃圾桶也被发明出来,垃圾桶可以分类成十几种。
随着社会的不断进步与发展,人口数量的快速增长,智能产品也越来越多,于是智能垃圾桶也被发明出来,智能垃圾桶目前以热释电红外、红外对管、微波感应这三种最为常见,而我们这次就以红外垃圾桶进行研究设计。
2 功能与结构在以STM32F103C8T6为主控核心的最小系统上,通过远红外来感应有无人靠近,当有人靠近时触发ULN2003步进电机进行旋转,实现垃圾桶盖打开,相反,当无人靠近垃圾桶时,远红外感应不到遮挡物,ULN2003步进电机转回原始状态,关闭垃圾桶盖。
图1 系统设计框图3 硬件电路详细设计3.1 STM32单片机STM32的最小系统主要由六个部分组成:主控芯片、电源电路、时钟电路、BOOT 启动电路、调试接口电路、复位电路。
STM32F103C8T6是整个硬件系统中最为重要的部分,它负责协调控制其它们模块的正常工作,接受一切数据并进行处理。
STM32F103C8T6为48脚芯片,拥有64K Flash ,采用LQFP 封装技术。
3.2 电压转换模块由于单片机使用的是3.3v 的电压,其它一些传感器使用的是5v 正电压,为了能让这些器件正常工作,我们需要为智能垃圾桶提供5v 和3.3v 两种电压。
【基金项目】2019年校级创新训练项目:智能垃圾桶(201914202017);2019年校级项目:基于PBL 在数学建模教学中的探索与实践(HBJY19023)。
【作者简介】王涛(1998-),男,河北石家庄人,本科在读,从事电气工程研究。
1引言垃圾桶随处可见,不但方便了生活还在一定程度上保护了生活环境,但是由于设计得不合理,也存在诸多问题,如由于垃圾桶很不卫生,大多数人都不愿意直接接触垃圾桶去扔垃圾,有的人甚至直接将垃圾丢在垃圾桶盖上或者垃圾桶周围,使得垃圾桶内“无垃圾”桶外“垃圾遍地”,同时,也使得资源再回收变得十分困难。
针对垃圾桶的现状和缺陷,本文设计了一种基于单片机智能系统的垃圾桶,主要可以实现有人语音提示、满桶语音提示、自动翻盖和金属垃圾分类功能。
2主要设计内容本次设计是利用单片机系统设计的一种智能垃圾桶。
该系统不仅具有自动语音提示的功能和自动感应的功能,还可以自动进行金属与非金属材质垃圾的混合自动检测,并可以进行简单的垃圾分类。
该控制系统以单片机自动控制系统为工作中心,通过热释电传感器自动检测是否有人要向桶内扔垃圾,并自动打开每个垃圾桶的桶盖,感应到垃圾进桶后再自动将桶盖关闭,利用语音提示模块的识别功能直接实现垃圾类别语音识别提示,利用电涡流感应传感器功能实现金属与其他非金属的精确分类[1,2]。
2.1语音播报与自动翻盖功能系统启动后进行初始化操作,由人体红外检测电路探测在设定距离内是否有人扔垃圾,如果有人扔垃圾,经单片机判断后桶盖自动打开,若不再检测到有人在设定距离内,则延时3s 后桶盖自动恢复原位。
当人一直站在桶前时,桶盖会一直保持打开的状态直到人离开。
当垃圾桶装满时,由超限检测电路检测垃圾高度是否达到设定高度,经单片机判断后控制语音报警电路,喇叭播放录制好的语音。
只有在开盖后垃圾桶才会发出垃圾已装满的报警,提醒人们不要继续投入垃圾,然后程序返回到检测有没有人扔垃圾处并继续循环下去。
基于 51单片机的智能分类垃圾桶的设计【摘要】社会现代化的不断推进,科技水平更加发达,我们生活水平也显著提高了,而且城市化水平也增高了,同时也给我们带来了很多麻烦,日常垃圾越来越多而且处理垃圾却不是很理想。
本论文主要是使用单片机进行设计和制作的一个智能垃圾桶。
垃圾桶具有自动感应的功能和自动打开和关闭箱盖的功能,使垃圾自己归纳。
当有人扔垃圾时可以给出可回收垃圾和不可回收垃圾的语音提示,响应还能根据回答执行动作,实现箱盖的打开和关闭。
利用电涡流传感器将金属和非金属进行一些快速的分类。
经过试用,这个设备运行简单,方便我们在生活中的垃圾进行处理。
【关键词】单片机;垃圾箱;语音播报随着社会现代化进程的发展,科技越来越加发达,我们的生活水平也跟着提高了,也开始追求健康、和谐的生活方式,重视我们周边的生活卫生。
因此,环保产品和设备也在历史时刻出现。
在公司、办公室或家里,垃圾存储和分类常常会困扰我们一个问题。
公共厨房和家庭厨房的垃圾大多都没有盖或盖子,但需要用手打开,比如夏天的家厨房没能清理垃圾桶里的垃圾,会散发出刺鼻的气味。
而医院的废弃物也会滋生病毒,传播疾病。
与此同时,垃圾回收废金属材料的价值也很高。
但目前,回收废金属材料主要是采用人工分类。
由于许多材料如废金属和废料混合在一起使其回收工作既费力又不健康,现在很少有人在这个方面去浪费时间,所以用垃圾桶自动开关垃圾盖和金属回收的实现变得尤为重要。
1.系统总体分析与设计1.总体方案设计方案设计含有单片机、红外感应装置,语音接收回复装置,电涡流感应装置、电机设备、电源电压等。
红外感应装置、涡流感应装置、语音识别回应装置都是与单片机相连接的,都发送信号到单片机。
然后单片机根据接收的信号处理后传给电机使其转动。
运行过程为:首先红外感应装置感应到是否有人扔垃圾,然后发送信息到单片机,单片机接收到信息后让语言装置进行语音提醒,然后收到语音回应在反送到单片机,最后单片机根据收到的信息使电机转动。
基于PLC的小型智能分类垃圾桶控制系统设计摘要:由于环境的日益改变,居民的日益改变,废弃物的产生数量也会逐渐增多,目前的废弃物主要可分成四种:自然界的废弃物、再生废弃物、危险废弃物以及其他可回收废弃物。
其中有机生活垃圾占52%以上,其中包括日常厨余垃圾,如果皮等富含脂肪、剩菜、蛋白质和碳水化合物的有机物。
废物处理的常用方法通常是焚烧和处置。
但燃烧过程中使用大量燃料,会产生大量污染物,对自然废物进行不必要的废物处理会污染现有的地球资源。
目前,处理生活垃圾的明智之举是通过混合、挤压、混合、移动垃圾过滤器生产有机肥,开发利用生活垃圾二次资源,实现“减量化、资源化、无浪费”。
家庭垃圾处理系统,本文采用可编程逻辑控制器(PLC)作为控制的一部分,异步电机、变频器、气缸和油泵三个部件作为垃圾处理设备的顶部部件。
实现日常生活垃圾处理流程自动化,显着提高生活垃圾处理效率。
受垃圾处理政策的启发,针对生活垃圾处理问题,本文设计了以PLC为核心的智能家居垃圾处理系统。
PLC通过接收摄像头检索信号,发送相应的控制信号,控制挡板和过滤器的转动,完成生活垃圾过滤。
气缸压缩机压紧物料,节省存储空间,并通过接收红外发射信号并实时显示在屏幕上来判断垫料是否满载。
然后再用编写PLC的控制程序,在最后调试后获得了样机。
该机能自行进行生活垃圾的分离压缩,为生活垃圾的分离创造了全新的解决方案。
关键词∶PLC;垃圾分类;控制系统随着人类自然意识和审美品质的普遍发展,垃圾桶的种类和数量也在不断的细化和扩充,追求更高质量生活的人也越来越关注垃圾桶本身的美感和智能化,而垃圾桶这个产品也朝着人们所追求的“智能”和“实用”方向发展”。
关于灵巧的新型垃圾桶,国内外开发专利很多,但外观设计专利很多,性能大打折扣。
自从智能垃圾桶产品推出以来,更加智能化、现代化的垃圾桶改善了我们生活质量,因此受到消费者的欢迎,销量也上涨很多。
因为市场的需求量大、供大于求并且投资小,受到众多中小投资者的喜爱与欢迎。
智能产品方案设计智能垃圾桶的设计方案
一、产品简介
智能垃圾桶是一款可以实现智能垃圾分拣的智能垃圾桶,以及相关的APP,可以实现大量自动垃圾分类,简化垃圾分类过程,提高垃圾分类效率,减少生活垃圾,为人们提供一种高效节约、环保的垃圾容器及分类设备。
二、产品功能
1.垃圾分类:智能垃圾桶实现人工或自动垃圾分类,可以根据垃圾的
型号,大小,重量,材质,危害程度,具体垃圾分类过程可根据用户自主
选择。
2.智能监控:通过智能控制,智能垃圾桶可以实现实时监控垃圾积压,实时发出报警,并可以及时响应操作。
3.APP控制:通过设备APP可让用户远程控制智能垃圾桶,以及远程
监控分类过程等,可以方便的操作,更加易用。
4.行为分析:通过数据统计和机器学习技术,智能垃圾桶可实现行为
分析,可以根据用户的垃圾投放行为,智能分析垃圾分类的效率、效果以
及投放的准确度等。
5.消毒清洗:智能垃圾桶可以根据用户设定定时进行清洗消毒,有效
提升垃圾桶的清洁和安全度。
三、产品设计
1.结构设计:智能垃圾桶采用大能结构设计,可以最大限度的减小垃
圾储存空间的使用。
智能分类垃圾桶的设计及实现摘要:基于公共场景的智能分类垃圾桶可应用于公园、园区等场合,有着很大的应用需求。
本文设计并实现了一种智能分类垃圾桶,使用Jetson nano作为控制中心,可实现有害垃圾,厨余垃圾,可回收垃圾,其他垃圾的自动分类投放,垃圾满载自动报警,以及人机交互和宣传视频播放的功能。
关键词:垃圾分类,智能识别,自动分拣0 引言近几年,垃圾分类受到了社会舆论高度关注,成为社会热点。
我国垃圾处理厂中垃圾分类多采用人工流水线分拣方式,该方式劳动强度大、效率低,远不能满足我国资源回收利用的发展。
在垃圾分类领域,高价值废品的回收再利用是一个同时具备商业价值和社会价值的项目。
智能垃圾桶普及度高,可靠性好,实用价值高,拥有广泛的应用前景[1-3]。
在公共场景中,比如公园、园区等场景中,投放的垃圾一般为易拉罐、塑料瓶、电池、果皮等,同时与其他场景不同,公园、园区等场景可充分利用垃圾箱的设备资源,进行环保视频、广告、通知等内容的播放,将环保与宣传、经济效益相结合。
基于此,我们设计了一种针对公共场景,比如公园、园区等场景的智能分类垃圾桶,采用深度学习图像识别技术,当在垃圾投放口放入垃圾,机器顶部摄像头会捕获目标,进行垃圾类别识别,桶内舵机收到相应信号转动至对应垃圾格口,完成垃圾分类。
为防止垃圾溢出,配有垃圾满载检测装置,当格口垃圾超过四分之三时,提示对应垃圾格口满载。
并且垃圾桶外侧配备显示屏,将环保与宣传、经济效益相结合。
1.垃圾识别算法垃圾分类的模型训练部分是基于深度学习框架Tensorflow,采用的是迁移学习的方式。
因为迁移学习的方式简单好用易上手,能够解决模型训练所需的算力问题,最重要的一点是将已经训练好的模型的特征参数用来训练我们自己的自制的数据集能够优化模型参数进一步提高模型的精度[4-5]。
本次选用的模型是谷歌团队提出的MobileNet网络,使用的v2版本,模型的优化器是adam优化器,损失函数是交叉熵损失函数。
智能垃圾桶设计方案资料
一、智能垃圾桶的功能及特色
1、智能垃圾桶可以实现垃圾分类。
具有智能分类功能的垃圾桶,可以根据垃圾的类别进行分类,从而实现节约资源、环保的目的。
2、智能垃圾桶可以采用红外传感器或者其它传感器实现垃圾桶的自动开启和关闭。
3、智能垃圾桶可以设置不同的投放垃圾方式,可以设置按钮投放或者手杆投放垃圾,让用户更加方便。
4、智能垃圾桶可以设置排气功能,使用时可以自动释放垃圾中的气味。
5、智能垃圾桶可以采用智能控制系统,实现智能排序、智能投放、智能清扫、智能报警等,让垃圾桶使用更加高效方便。
二、智能垃圾桶的硬件结构
1、垃圾桶主机:由主柜、投放装置和清洁装置组成,投放装置由传感器、投放口等组成,传感器可以实现对垃圾的自动检测,并将检测结果发送给主机,从而实现投放垃圾的智能控制;清洁装置由清洁压盘、清洁刷、清洁液体泵等组成,可以清洗垃圾桶内的垃圾,压盘和刷可以清理垃圾桶的表面,垃圾桶可以定时加注清洁剂,清洁液体泵可以自动把清洁剂加入到垃圾桶中,保证垃圾中有足够的清洁剂;。
基于物联网的智能垃圾桶系统设计在当今社会,随着城市化进程的加速和人们生活水平的提高,垃圾产生量日益增加,传统的垃圾桶已经难以满足现代城市环境管理的需求。
为了提高垃圾处理的效率和环保水平,基于物联网的智能垃圾桶系统应运而生。
智能垃圾桶系统是一种融合了传感器技术、通信技术、数据分析技术等多种先进技术的创新应用。
它能够实现对垃圾桶状态的实时监测、垃圾的自动分类和高效回收,为城市环境卫生管理带来了新的思路和方法。
一、系统架构基于物联网的智能垃圾桶系统主要由感知层、网络层和应用层三部分组成。
感知层是系统的基础,由各类传感器组成,如重量传感器、温度传感器、湿度传感器、满溢传感器等。
这些传感器安装在垃圾桶内部,能够实时采集垃圾桶的状态信息,如垃圾的重量、温度、湿度以及是否已满等。
网络层负责将感知层采集到的信息传输到应用层。
常见的网络传输方式包括蓝牙、WiFi、Zigbee 等短距离无线通信技术,以及 4G、5G等移动通信技术。
通过这些网络技术,垃圾桶的状态信息能够及时、准确地传输到后台服务器。
应用层是系统的核心,主要包括服务器端的数据分析处理平台和用户端的应用程序。
服务器端负责接收和处理来自网络层的垃圾桶状态信息,并进行数据分析和挖掘,为垃圾清运决策提供支持。
用户端应用程序则为管理人员和居民提供了便捷的操作界面,方便他们实时了解垃圾桶的状态和进行相关操作。
二、硬件设计智能垃圾桶的硬件设计是系统实现的关键。
垃圾桶主体采用高强度、耐腐蚀的材料制造,以保证其在户外环境中的长期使用。
在垃圾桶内部,重量传感器安装在底部,用于测量垃圾的重量。
满溢传感器通常安装在垃圾桶的上部,通过红外线、超声波等技术检测垃圾桶是否已满。
温度传感器和湿度传感器则用于监测垃圾桶内部的环境条件,以防止垃圾发酵产生异味和有害气体。
为了实现数据的传输和供电,垃圾桶还配备了通信模块和电源模块。
通信模块负责与网络层进行数据交互,电源模块则为传感器、通信模块等提供电力支持。
智能垃圾桶设计方案随着城市化进程的加快和人们生活水平的提高,城市垃圾处理成为一个亟待解决的问题。
传统的垃圾桶往往存在容量小、易满溢、臭气熏天等问题,给城市环境和市民生活带来诸多不便。
因此,设计一种智能垃圾桶成为当前亟需解决的问题之一。
一、智能垃圾桶的外观设计。
智能垃圾桶应该具有美观大方的外观设计,融入城市环境之中,不仅不会破坏城市风貌,还能够提升城市形象。
因此,智能垃圾桶的外观设计应该简洁大方,颜色应该与周围环境协调一致,同时还要考虑到垃圾桶的易清洁性和耐用性,选择耐磨、易清洁的材料进行制作。
二、智能垃圾桶的智能感应设计。
智能垃圾桶应该具备智能感应功能,能够自动感知垃圾投放情况,从而实现自动开合盖,避免市民直接接触垃圾桶,减少交叉感染的风险。
同时,智能感应功能还能够实现垃圾桶的自动分类投放,提高垃圾分类的准确性和效率。
三、智能垃圾桶的智能填充提醒设计。
智能垃圾桶应该具备智能填充提醒功能,能够通过传感器感知垃圾填充情况,当垃圾桶快要满时,自动发送信号给环卫工人,及时清理垃圾桶,避免垃圾溢出,影响城市环境和市民生活。
四、智能垃圾桶的智能监控设计。
智能垃圾桶应该具备智能监控功能,能够通过传感器实时监测垃圾桶的使用情况,包括投放垃圾的时间、频次和垃圾种类等信息,通过大数据分析,及时发现和解决垃圾处理中的问题,提高垃圾处理的效率和精准度。
五、智能垃圾桶的智能环保设计。
智能垃圾桶应该具备智能环保功能,能够通过科技手段实现垃圾的资源化利用和再生利用,例如对可回收垃圾进行自动压缩、分类和打包,对有机垃圾进行自动发酵和堆肥处理,最大限度地减少对环境的污染和资源的浪费。
总结:智能垃圾桶的设计方案需要综合考虑外观设计、智能感应、智能填充提醒、智能监控和智能环保等多个方面,通过科技手段实现垃圾处理的智能化、精准化和环保化,提高城市垃圾处理的效率和质量,改善城市环境和市民生活。
希望未来能够有更多的智能垃圾桶设计方案得到实施,为城市垃圾处理贡献力量。
基于机器学习的智能垃圾分类系统设计与实现智能垃圾分类在解决垃圾处理与资源回收利用问题方面具有重要意义。
随着人工智能技术的快速发展,基于机器学习的智能垃圾分类系统成为一种可行的解决方案。
本文将介绍智能垃圾分类系统的设计与实现,以及机器学习在其中的应用。
一、引言随着人口增加和城市化进程的加快,垃圾处理和资源回收利用问题日益严重。
传统的垃圾分类方法需要人工干预,效率低下且容易出错。
而基于机器学习的智能垃圾分类系统可以通过学习和理解不同类型垃圾的特征,实现自动分类和回收,从而提高分类效率和资源利用率。
二、智能垃圾分类系统的设计与实现1. 数据收集与预处理为了建立一个准确可靠的智能垃圾分类系统,首先需要收集大量的垃圾图像数据,并进行预处理。
数据收集可以通过现场拍摄、网络爬虫等方式进行,同时需要确保数据的多样性和代表性。
预处理包括数据清洗、标注和数据增强等过程,以提高模型的训练效果。
2. 特征提取与选择特征提取是从原始图像中提取有效信息的过程,可以使用传统的图像处理方法,例如边缘检测、纹理特征提取等。
另外,也可以使用深度学习技术,如卷积神经网络(CNN)从数据中自动学习特征。
在特征选择阶段,需要根据实际需求选择合适的特征,例如颜色、纹理、形状等。
3. 模型训练与优化在智能垃圾分类系统中,通常使用监督学习方法进行模型训练。
训练数据被分为训练集和验证集,训练集用于模型参数的学习,验证集用于模型的评估与调整。
常用的分类模型包括支持向量机(SVM)、随机森林(Random Forest)和深度学习模型等。
通过不断优化模型结构和参数,提高分类准确率和泛化能力。
4. 系统集成与应用在模型训练完成后,需要将智能垃圾分类系统与实际场景相结合,实现系统的集成与应用。
系统可以部署在智能垃圾桶、垃圾回收站等垃圾处理设施上,通过摄像头采集垃圾图像,并经过分类模型的处理进行自动分类和回收。
同时,也可以将系统与智能手机等移动设备相结合,提供便捷的垃圾分类指导和信息查询功能。
智能垃圾分类系统的设计与实现研究在当今社会,随着城市化进程的加速和人们生活水平的提高,垃圾产生量急剧增加,垃圾分类已成为解决环境问题和实现可持续发展的重要举措。
传统的垃圾分类方式主要依赖人工分拣,效率低下且准确率不高。
为了提高垃圾分类的效率和准确性,智能垃圾分类系统应运而生。
本文将对智能垃圾分类系统的设计与实现进行深入研究。
一、智能垃圾分类系统的需求分析(一)提高垃圾分类的效率传统的垃圾分类需要大量的人力和时间,而且容易出现错误。
智能垃圾分类系统应该能够快速、准确地对垃圾进行分类,大大提高工作效率。
(二)提高垃圾分类的准确率通过先进的技术手段,确保垃圾能够被正确分类,减少因分类错误导致的资源浪费和环境污染。
(三)方便居民使用系统的设计应该简单易懂,方便居民投放垃圾,提高居民参与垃圾分类的积极性。
(四)数据统计与分析能够对垃圾分类的数据进行收集和分析,为政府和相关部门制定政策和规划提供依据。
二、智能垃圾分类系统的总体设计(一)硬件设计1、垃圾桶设计采用智能感应垃圾桶,当居民靠近时自动打开桶盖。
垃圾桶内部安装有传感器,能够检测垃圾的重量和体积。
2、识别设备配备图像识别设备和传感器,用于识别垃圾的种类。
例如,通过摄像头拍摄垃圾的图像,利用图像识别技术判断垃圾是可回收物、有害垃圾、厨余垃圾还是其他垃圾。
3、传输装置设置传输装置,将分类后的垃圾自动输送到相应的储存区域。
(二)软件设计1、系统界面设计简洁直观的用户界面,方便居民操作。
居民可以通过手机 APP 或者垃圾桶上的触摸屏选择垃圾的种类进行投放。
2、数据库建立垃圾分类数据库,存储垃圾的种类、特征、处理方式等信息,为识别和分类提供数据支持。
3、算法设计采用先进的机器学习算法和数据分析算法,提高垃圾分类的准确性和效率。
例如,使用卷积神经网络(CNN)进行图像识别,使用决策树算法进行分类决策。
三、智能垃圾分类系统的关键技术(一)图像识别技术图像识别技术是智能垃圾分类系统的核心技术之一。
智能垃圾桶设计方案doc
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一、桶体设计
1、选择垃圾桶材料:智能垃圾桶的外壳由具有耐腐蚀性好的PP、PE 或ABS等经过加工成型的塑料制品组成。
2、桶体结构:桶体由两个模块组成,上部为把手模块,下部为主模块。
主模块内部配置有条形输出口,可以实现无缝输出,配置有多种入口进行垃圾的分类投放,把手模块由一个板材进行加工而成,在把手外侧装有按钮,确认垃圾投放完成即可完成智能垃圾桶的操作。
3、桶体抗冲击效果:智能垃圾桶在使用过程中会受到外力的冲击,所以桶体的抗冲击能力要强。
可以采用多种材料混合加固桶体,桶体还可以采用3mm厚度的钢板进行加固,具有抗冲击的最佳效果。
二、电子系统设计
1、智能传感器:智能垃圾桶配备有智能传感器,其作用是识别垃圾的类型,并确定垃圾是否投放完成,从而实现垃圾投放自动化。
2、电子控制:采用微控制器进行智能控制,微控制器经过编程可以实现三种垃圾的自动分类,从而使智能垃圾桶具有自动完成三种垃圾分类的功能。
基于物联网技术的智能垃圾桶设计与实现随着科技的不断发展,物联网技术在各个领域的应用也愈发广泛。
垃圾分类和处理一直是一个全球性难题,传统的垃圾桶设计已经无法满足现代社会对环保和高效垃圾处理的需求。
基于物联网技术的智能垃圾桶的出现,为垃圾分类和处理提供了新的解决方案。
本文将探讨智能垃圾桶的设计和实现,并对其应用前景进行展望。
1. 智能垃圾桶的设计原理智能垃圾桶的设计基于物联网技术,通过传感器、通信模块等设备实现垃圾分类和处理的自动化。
首先,智能垃圾桶配备了多个传感器,可以实时监测垃圾桶的填充情况、垃圾种类等信息。
传感器通过物联网技术将这些信息传输至云端服务器。
其次,在云端服务器中,通过智能算法对收集到的数据进行分析和处理,提供垃圾分类和处理的建议。
最后,根据这些建议,智能垃圾桶通过通信模块与用户手机等终端设备连接,向用户提供垃圾分类指导,并能实现自动垃圾清理和填充情况报告等功能。
2. 智能垃圾桶的实施步骤(1)垃圾桶硬件设计:智能垃圾桶的硬件设计主要包括传感器、通信模块、控制单元等。
传感器可以选择光电传感器、重量传感器等,用于检测垃圾桶的填充情况和垃圾种类。
通信模块常用的有Wi-Fi、蓝牙等,用于与用户终端设备进行通信。
控制单元根据传感器数据和用户指令,实现智能垃圾桶的运作控制。
(2)云端服务器开发:云端服务器作为智能垃圾桶的数据处理和决策中心,需要开发相应的软件系统。
该系统应包括数据分析和处理模块、垃圾分类算法模块、通信功能模块等。
通过数据分析和处理,可以对垃圾桶的填充情况和垃圾种类进行有效判断和分类。
(3)用户终端设备开发:用户终端设备一般为智能手机或平板电脑等,通过与智能垃圾桶进行通信,实现与用户的交互功能。
开发用户终端设备的软件系统,包括与智能垃圾桶的连接和通信、垃圾分类指导、填充情况报告等功能。
3. 智能垃圾桶的应用前景智能垃圾桶的出现将对垃圾分类和处理产生重要影响,并在以下几个方面具有广阔的应用前景。
(此文档为word格式,下载后您可任意编辑修改!)毕业设计题目智能垃圾桶系统的设计姓名许志兴系部理工系年级专业2011 级电子信息工程指导教师徐丽莎年月日摘要本文设计了一种基于STC89C52RC的多功能垃圾箱控制系统。
该系统主要由超声波测距电路、光电感应模块、电机驱动模块和语音报警模块等功能模块组成,以超声波传感器、RPR220光电传感器和单片机为核心,通过传感器采集距离信息,再经过AD转换让单片机发出指令,如果超声波传感器检测到人与垃圾箱的距离小于设定距离,则垃圾箱自动翻盖,如果RPR220光电检测到垃圾箱已满,系统就会进行语音提示。
本系统具有结构简单、性能稳定、操作方便、低成本、智能化等优点,为进一步隔离人与垃圾,防止人感染细菌找到了一个可行的解决方法。
关键词 :单片机,超声波传感器,RPR220光电传感器,垃圾箱Title A Multifunctional Bin Control System Abstract:This paper designs a multifunctional bin control system based on STC89C52RC. The cores of this system are ultrasonic sensor, RPR220 photoelectric sensor and single chip microcomputer (SCM). It consists of power circuit, sensor circuit, clock circuit and voice alarm module, etc. Using the sensor to collect distance information, then the information is to be conversed by AD, causes the SCM issues an instruction. If the ultrasonic sensor detects that the distance between people and dustbin is smaller than set distance, dustbin lid would open automatically. If RPR220 photoelectric detects that dustbin is chock-full, the system would issue a voice message. This system , low cost and intelligentization. And would realize automatic flip of dustbin, voice prompt of dustbin being chock-full and regular spraying disinfectant. Thus it is a feasible method to completely isolate people and rubbish, and prevent people from infecting with the bacteria on garbage.Key terms:single chip microcomputer, Ultrasonic sensors, RPR220 photoelectric sensors, dustbin目录1 引言 (3)1.1选题的依据及意义 (3)1.2 我国垃圾处理现状 (5)1.3垃圾处理建议 (6)2 系统整体实现 (6)2.1系统整体实现 (6)2.2 单片机最小系统 (7)2.2.1 STC89C52RC单片机简介 (7)2.2.2 复位电路 (8)2.2.3 晶振电路 (9)2.3 光电感应模块 (10)2.4 电机驱动模块 (11)2.5 超声波测距模块 (13)2.6 语音模块 (13)2.7 电源模块 (14)3 系统软件实现 (14)3.1 系统程序总体流程图 (14)3.2 超声波测距模块的程序设计 (15)3.3 控制电机正反转的程序设计 ....................................................................................错误!未定义书签。
第29卷第5期 2016年9月
机电产品开发与 新
Development&Innovation of Machinery&Electrical Products Vo1.29,No.5
Sep.,2016
文章编号:1002—6673(2016)05—027—04
一种智能分类垃圾桶系统的设计
熊建桥,陆卫,季小涵,万锦晓,张志刚,付杰 (南京工程学院机械工程学院。江苏南京21 1 167)
摘 要:论文设计了一种智能分类垃圾桶,以实现垃圾自动分类,简化垃圾分类流程,有效回收利用资 源。智能分类垃圾桶由机械结构、硬件电路、软件程序等部分组成。样机采用皮带传动机构、剪 式机构、丝杠螺母机构等机械结构,融合红外感应传感器、金属传感器等,运用典型STC89C51 控制芯片,初步实现了垃圾桶自动开合、检测分类、压缩储存等主要功能。 关键词:智能垃圾桶;自动开合;检测分类;压缩存储 中图分类号:TB47 文献标识码:A doi:10.3969/j.issn.1002—6673.2016.05.010
System Design for a Kind of Intelligent Classification Trash Can XIONG】t∞ Q LU Wei.3l Xiao—Hart,WAN Jin-Xiao.ZHANC Zhi—Gang,FU№ (School ofMechanical Engineering,Nanjing Institute ofTechnology,NanjingJiangsu 211167,China) Abstract:This project has designed a kind of intelligent classification trash can,in order to realize the automatic classification of 出age, simplify the process of garbage classification and utilize recoverable resources effectively.The intelligent classification trash can is composed of mechanical structure,hmdw ̄e circuit,software program and so on.The prototype has initially possessed the main functions of automatic opening and closing,detection classification and compression storage,with the typical STC89C51 control chip,by merging the mechanical structures ofbelt transmission,leadscrew—nut mechanism with infrared sensor,metal sensor and other sensors. Key words:intelligent trash can;automatic opening and closing;detection classification;compression storage
0引言 l 随着垃圾产量日益增长,其引发的环境问题日益突 I 出。面对垃圾泛滥成灾的局面,世界各国的视线已经不停 留在如何控制和销毁垃圾的问题上,而是采取积极的态度 I 和有利的措施进行科学的处理,回收利用垃圾,实现资源 l 的重复利用。欧美、Et本等发达国家已实行垃圾分类政策 : 多年,但垃圾分类主要依靠于人工分拣,分类过程繁琐。 l 当人靠近垃圾桶时。红外感应传感器接受信号并传 { 递给机械传动装置,桶盖自动开启,方便直接投放垃圾, j 减少了人与垃圾桶的直接接触;垃圾进入桶内之后,金属 : 传感器检测是否为金属,根据检测结果放入不同的垃圾 1 桶中,实现金属与非金属的分类;垃圾落入不同垃圾桶 l 后,压缩机构开始运转,将垃圾压缩,减少垃圾所占空间, J - -___●。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。●。。。●-●______H___●。●-●●。●。。。。。。。。。。。。。 。。。。。。一 修稿日期:2016一O5—23 I 项目来源:江苏省高等学校大学生实践创新动I练计划项目l (201411276027 ̄) I 作者简介:熊建桥(1969-),男,湖北襄阳人,博士,副教授。研: 究方向:嵌入式系统、数控技术、汽车电子。 l 提高垃圾桶存储量。本文所设计的智能分类垃圾桶方便 易用,简化了垃圾分类流程,实现了垃圾的有效回收利 用,应用前景广阔。 1总体设计 本文设计的智能分类垃圾桶主要有三大功能:自动 开合、检测分类、压缩存储等。智能分类垃圾桶的总体设 计框图如图1所示。样机由检测模块、分类模块、压缩模 块和控制模块等组成,样机在研究过程中分为机械结构 设计、控制部分硬件电路设计和软件程序设计等阶段。样 机采用了皮带传动机构、剪式机构、滚珠丝杠机构等机械结 构.融合了红外感应传感器、金属传感器等传感器信号, S将TC各89传C5感1圈 芯片控制
,将各传感L I I— 器所收集到的信号处 I单片机I[== I竺 竺 } 理分析,控制各个步 l三=耋篓 l匕 I亡二= 进电机带动相应机构—— 运动。实现垃圾桶自图1智能分类垃圾桶的总体设计框图 动开合、检测分类、压 mgt—e.i nge。novt c:larass。!iI lca tion tr am csn
0f ・产品与市场・ 缩储存等功能。 2机械结构设计 样机的机械结构除基本外部框架外,其实现开合、分 类、压缩等功能的结构更为重要。样机开合机构选择皮带 传动机构,将电机旋转运动转化为桶盖的开合运动;垃圾 检测分类的重点在于垃圾的检测。其分类机构通过挡板 旋转便可实现:样机压缩机构综合安装位置、压缩效果、 机构复杂程度等因素,选用剪式机构来实现垃圾桶内部 的压缩功能。机械结构设计总图如图2所示。
图2智能分类垃圾桶的机械 结构设计图 Fig.2 Mechanical structure design drawing of intelligent classification trash can
2.1垃圾桶自动开合 机构的设计 当有人接近垃圾桶 投放垃圾时,红外感应传 感器将检测到的信号传 递给单片机,由单片机发 出指令驱动步进电机转 动。进而实现桶盖的开启 和关闭动作。样机采用皮 带传动机构,将步进电机 输出的转动通过同步带 轮、皮带机构,转化成桶盖的开启和关闭运动。 另有多种机械传动机构(装置)可以实现将步进电机 的旋转运动转换成桶盖的开合运动,如四杆机构、绕线机 构、丝杠传动机构、液压(气压)升降系统等。四杆机构加 工简便,但动作幅度过大,布置困难;绕线机构原理简单, 但可靠性不足;丝杆传动传动精度高,但成本较高;液压 (气压)升降系统运动平稳,但结构复杂……最后,综合考 虑到经济性、紧凑性、可靠性等因素。选择皮带传动机构 来实现桶盖开合。皮带传动机构工作时传动平稳、噪声 小,能缓冲、吸振,工作中如遇到过载,皮带将会在带轮上 打滑,可防止步进电机损坏,起到安全保护作用。 2.2垃圾桶检测分类机构设计 垃圾桶完成自动开合动作后,垃圾进入检测分类区, 通过传感器检测,再控制机械结构运动使垃圾落入不同 的垃圾桶中,实现垃圾检测分类的功能。针对垃圾检测分 类机构.本文分别提出了导轨移动机构和中心旋转机构 两种设计方案。 (1)导轨移动机构。该机构类似于投料小车,检测分 类区为完整的盒体,利用电机带动盒体在导轨上来回移动. 根据传感器检测结果,运动至相应垃圾桶上方,开启盒体 底面,将垃圾投入相应桶中,从而实现垃圾分类的功能。 (2)中心旋转机构。该结构利用了步进电机能够较准 确地输出一定旋转角度的特点。单片机根据传感器检测 信号,控制步进电机的旋转方向、旋转角度,带动旋转叶片 28 旋转,将垃圾投入不同的桶中.从而实现垃圾分类功能。 对比两种机构.导轨移动机构具有可扩展性强、投放 准确等优点,易于满足后期增加分类种类后,实现多种不 同材料分类的要求。但其所占用的空间较大、反应速度慢, 难以满足该样机的设计要求。中心旋转机构具有分类效 率高、结构简单等优点,在现有条件下,可以基本满足样 机安装空间的要求,但同时由于步进电机的旋转角度存 在微小误差,后经改进旋转挡板的设计,基本符合设汁要 求。最终,采取中心旋转机构。 2.3垃圾桶压缩存储机构 为控制使用成本、简化机体结构。本文中将垃圾压缩 存储机构安装在垃圾桶外部框架上,垃圾桶内桶不做过多 结构调整,方便实际应用中与普通垃圾桶内桶互换使用 垃圾压缩装置我们采用剪式机构,剪式机构是一种单自 由度机构,在各类折叠伸缩装置中有广泛的应用。剪式机 构具有结构稳固、运行稳定、行程放大等特点。剪式机构 在满足同样的运动行程要求时,具纵向尺寸更小、收缩高 度更低、尺寸变动更大的特点。剪式机构铰链固定端沿直 线上升,非固定端在起始阶段沿曲线缓慢上升,然后近似 直线运动。为样机压缩运动的实现提供了良好的条件。剪 式机构示意图如图3所示。 /了A \ / \\ // 罨 \ / i 导: f卜 图3剪式机构示意图 Fig.3 Schematic diagram of the scissor mechanism 样机中使用丝杠螺母机构作为动力驱动剪式机构, 将电机输出的旋转运动转化成剪式机构的伸缩运动。丝 杠螺母机构具有结构简单、加工方便、制造成本低、有自 锁功能等特点。在驱动剪式机构时,可以为压缩装置提供 足够的压缩力。
3控制部分硬件电路设计 样机采用典型STC89C51型单片机,将红外感应传感 器和金属传感器所获取的数据处理分析,控制电机运转, 实现垃圾桶自动开合、检测分类、压缩存储等主要功能。 控制电路原理图如图4所示。 3.1电源模块 电源是保证机器人稳定、可靠运行的关键部件,它直 接影响着机器人性能的好坏。由于本机器人电机驱动和控 制器采用两种不同等级电压的电源,为避免2个电源相互