唐媛　赵海啸　李菊芳　汪鑫

摘要：本文基于HT66F70A单片机设计了一款多功能智能垃圾桶。该垃圾桶利用太阳能供电实现自动翻盖、桶内剩余空间检测、测重以及报警等功能。与传统的垃圾桶相比，该垃圾桶具有更加高效的清洁能力，给人们提供一个干净舒适的公共环境，可广泛应用于城市街道、社区公园等场所，具有很大的市场前景。

关键词：HT66F70A；智能垃圾桶；自动翻盖；满箱检测

中图分类号：TP311 文献标志码：A 文章编号：1009-3044（2018）19-0268-02

随着我国人口的急剧增加以及城市规模的不断扩大，城市垃圾日益增多。尤其是在黄金周期间，各大热门旅游景区由于人流量过大，且清洁人员垃圾处理不及时，导致垃圾堆积成山，恶臭气味外泄，细菌扩散传播等现象[1]。因此，如何避免“垃圾劫”是各大旅游景点亟待解决的问题。

基于此，本文设计了一款多功能智能垃圾桶。利用HT66F70A单片机为主控芯片，控制垃圾桶自动开关盖以防止垃圾桶内恶臭气味的外泄。垃圾桶上的LCD液晶显示屏可实时显示桶内垃圾容量、时间以及天气状况等信息。当桶内垃圾装满时，通过声光报警装置给清洁人员提示，避免出现垃圾成山的现象。

1 系统方案设计

该多功能智能垃圾桶由HT66F70A单片机最小系统、HC-SR04超声波测距模块、红外探测模块、智能显示模块、重力感应模块以及声光报警模块构成。系统原理框图，如图1所示。

HT66F70A是Hotlek公司推出的一款内置E2PROM增强A/D型具有8位高性能精简指令集的Flash单片机。该单片机具有成本经济，体积小巧轻便，可靠性高等优点，适合诸多嵌入式控制领域的研究与应用。电源模块采用太阳能和蓄电池结合供电，当蓄电池电量不足时，太阳能供电模块自动为蓄电池充电。

2 硬件系统设计

2.1 智能开启系统

智能开启功能利用红外传感器和步进电动机联合工作完成[2]，多功能智能垃圾桶硬件结构，如图2所示。

在垃圾桶的正面以及侧面安装红外传感器。当人/物靠近垃圾箱范围30 cm以内时，红外探测器将检测到的信号发送给主控芯片HT66F70A，以控制直流电机的转动，从而带动桶盖的自动打开。当人离开红外感应区5s后，垃圾桶盖自动关闭。在没有感应的时间内，垃圾箱一直处于关闭状态，以防止桶内垃圾臭味的散发，并可隔离细菌的传播。

2.2 箱满检测系统

桶内垃圾容量的判断通过垃圾重量和桶内剩余空间两个指标来衡量。

2.2.1 重力测量模块

桶内垃圾的重量由电阻应变式称重传感器测量实现[3]，其测量原理，如图3所示。首先，被测的垃圾重量P通过金屬弹性敏感元件转换为金属弹性体的应变值ε；随后，应变值ε被电阻应变片同步地转换为电阻值变化?R。最后，通过桥式电路将电阻的变化?R转换为电压变化V。

当传感器不受载荷时，弹性敏感元件不产生应变，粘贴在其上的应变片不发生变形，阻值不变，电桥平衡，输出电压为零；当传感器受力时，即弹性敏感元件受载荷P，应变片就会发生变形，相应地阻值发生变化，电桥失去平衡，有输出电压。因重量产生的电压信号V经24位A/D转换器HX711进行模数变换后，送到单片机控制端。

2.2.2 超声波测距模块

桶内剩余空间可通过超声波测距计算得到[4]。超声波测距是一种检测迅速、方便、计算简单的非接触式检测技术，不受光线、颜色等因素影响，即使恶劣的环境（如含粉尘）也有一定的适应能力。因此，采用超微型HC-SR04超声波测距传感器对垃圾桶内的剩余空间进行测量。其测量原理，如图4所示。

HC-SR04提供一个10us以上的脉冲信号，超声波发射器T即可发出8个40kHz的超声波信号，超声波遇到桶内垃圾反射回来被超声波接收器R接收。根据发送与接收到超声波的时间差，即可计算出桶内剩余空间，并在液晶屏上显示。

3 软件系统设计

系统软件可分为主程序和各模块子程序。最重要的模块子程序就是对垃圾满箱和自动翻盖的控制。其软件流程图，如图5所示。对于垃圾满箱检测时，不管是桶内剩余空间小于设定值，还是桶内垃圾超过设定重量，垃圾桶盖都会自动锁住，并通过声光报警装置提醒清洁人员及时清理。而在红外检测时，为了防止有人经过导致的误操作，设置2s的延时功能。

4 结束语

本文介绍了一种基于HT66F70A单片机的多功能智能垃圾桶设计方法。该垃圾桶采用太阳能供电，可以实现自动翻盖、满箱报警的功能。此外，LCD显示屏起到显示垃圾桶剩余容量、时间、天气和夜晚提示垃圾桶位置等功能。此款垃圾桶的设计大大提高了清洁人员的工作效率，节省了一定的人力、物力和财力，为保证城市环境安全卫生提供了一大帮手。

参考文献：

[1] 仲召红.文明旅游，绿色生活——关于景区旅游与环保问题的调查研究[J].旅游纵览，2018（3）：187-188.

[2] 辛政华，路红梅，胡良益，张家喜.基于物联网的智能垃圾桶系统设计[J].仪器仪表用户，2011，18（6）：37-39.

[3] 朱松林，崔忠伟，帅莽莽，盛升.基于物联网技术的垃圾桶智能管理系统设计与实现[J].物联网技术，2015，5（12）：53-55.

[4] 崔明珠， 董玉华， 陈冰.景区智能垃圾桶的设计[J]. 智能计算机与应用， 2016， 6（6）：124-126.