杨泽璞 崔少杰

【中图分类号】TP18 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）26-0236-02

一、我的STEAM学科的背景

STEAM代表科学（Science），技术（Technology），工程（En？鄄gineerng），艺术（Art），数学（Mathematics），STEAM课程就是集科学、技术、工程、艺术、数学多学科融合的综合课程。

这样的课程，是创客文化与教育的结合，它基于兴趣，以项目学习的方式，使用数字化工具，倡导造物，鼓励分享，培养跨学科解决问题能力、团队协作能力和创新能力的一种素质教育。我从初中就开始接触STEAM课程，非常喜欢，他打开了我的创新思维。

二、智能垃圾桶设计的提出

垃圾在我们的生活中无处不在，垃圾桶已经成为了人们生活中的必需品，但传统的垃圾桶，本身无盖，即使有盖也需人工打开或脚踩，使用者极不方便，更重要的是存在有卫生感染隐患。如何解决传统垃圾桶对使用者存在卫生感染的隐患，有效杜绝各种传染性疾病通过垃圾进行传播，为人们高品质的生活服务呢？我想设计一款智能垃圾桶。

三、智能垃圾桶设计的设计思路

现致力于设计出一款垃圾桶，当人走到垃圾桶跟前时，垃圾桶会自动感应到人体的靠近，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又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。这种垃圾桶卫生、自动、耗能低、环保，是一款的新型智能垃圾桶。

四、智能垃圾桶设计的设计原理

（一）智能垃圾桶的组成部分及各部分对应的功能是什么样子的？

这款智能垃圾桶主要由红外（对管）传感器、单片机、步进电机、语音系统模块、状态显示液晶屏和垃圾桶盖六部分组成。当红外传感器检测到人靠近垃圾桶时，红外信号会由接收端转换成电信号，并对其进行放大、滤波等处理，还原成二进制数字信号，并传输至单片机。此时单片机会向步进电机发出控制指令，这会驱动电机在旋转方向上转动一个固定的角度，垃圾桶盖随之被打开，与此同时状态显示液晶屏会显示垃圾桶已开启，语音系统模块会发出语音提示。當红外传感器感应到人离开后，同样通过信号传导至单片机，进而单片机控制步进电机关闭垃圾桶盖。当红外对管传感器检测到垃圾高度超过设定时，单机片会控制语音系统模块播放相应的语音报警，此时可以通过手动关闭报警器，当垃圾被清理后立即会停止报警。一般情况下人不需要触碰垃圾桶，并且在长时间不使用的情况下垃圾桶会进入休眠模式，节能效果显著。

（二）如何通过语音系统吸引人们将垃圾扔进垃圾桶，使垃圾桶增强环保意识的同时具有娱乐性呢？

这款垃圾桶的语音系统会根据不同情况发出一些幽默诙谐的话语，如：先生，请您把垃圾投放到我右边的肚子里呀！谢谢！在娱乐大众的同时也吸引人们有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美丽。

（三）垃圾桶录放模块的原理。

语音模块主要由音频下载电路、语音存储电路以及音频功放电路三部分组成。语音模块主要完成以下三种功能：能够将语音通过USB下载入存储模块；当有人靠近一定距离时，语音模块自动提示；当人离开一定距离时，语音模块再次启动提示。

本装置通过USB接口将MP3格式的提示音频信息下载至语音存储电路中，通过外放模块进行播报。基于本模块的应用需要，设计选用了侧重于音频信号处理的基于AT32UC3A的EVK110开发板作为开发平台。

（四）如何完成简易录音机的制作。

本设计使用的ISD1820语音录播模块具有如下特点：使用方便的单片8至20秒语音录放；高质量，自然的语音还原技术；边沿/电平触发放音；自动节电，维持电流0.5uA；内置喇叭驱动放大电路；3-5V单电源工作。

（五）垃圾桶的外形设计及功能设计。

生活垃圾的成分复杂，设计理念考虑到含易腐外观、分类回收功能、恶臭气味处理、智能翻盖、煤灰、泥沙、塑料、橡胶、玻璃、纸类、语音提示等方面进行多功能垃圾桶的设计，力求垃圾桶不仅能满足收集垃圾的功能，而且因其美观、色彩能与周围环境相和谐，成为环境的重要组成部分。以其艺术性、实用性，丰富审美观念，让人身心愉悦。

五、制作收获

这款智能垃圾桶设计实践，虽然是一次粗浅的尝试，却也是一次创新的尝试，他应用到了我的物理知识、计算机知识、数学知识，发觉了我的艺术才华，激发我的环保意识和主人翁责任感，这是一次难得的创作之旅。