钟辉宏 蒋太平 薛凯 何虎

摘 要：本文介绍了太阳能智能垃圾桶的设计及实现过程。设计太阳能智能垃圾桶采用了模块化设计，各部分相互独立又相互配合，由红外传感器模块、超声波测距模块、光敏电阻模块、微波人体感性模块，蓝牙模块将收集到的数据传给STC15W4K单片机处理，之后再由单片机控制电机，继电器等器件完成相关操作。

关键词：STC15W4K；太阳能；传感器

1.整体方案

本系统以单片机作为主要控制模块，根据系统的要求本设计应该有整体的垃圾桶模型，STC15W4K单片机、红外感应模块、微波人体探测模块、步进电机和驱动、超声波测距模块、灯带、GSM短信模块、光敏电阻模块、led指示灯、语音模块等组成。

（1）单片机：是核心控制器，用来完成运算和逻辑的判断，是整个智能垃圾桶的中枢。

（2）电机和其驱动模块：用来完成盖子的打开和关闭动作，也通过特殊装置达到锁住后盖的作用。

（3）微波人体探测模块：可以准确地检测5到7米内有没有人活动，从而在人靠近的时候做出相应的反应。

（4）光敏电阻模块：周围光线强弱的感应单元，用来判断是否需要照明。

（5）超声波测距模块：感应桶内垃圾到桶顶距离的模块，通过计算公式的计算，和逻辑判断来选择是否报警和发送短信。

（6）红外传感器：用来检测前方物体，检测到物体后打开盖子。

（7）SIM900A模块；用来发送短信到指定的手机号，告诉清洁工前来处理满了的垃圾。

（8）灯带：大约一米长的灯带围绕在垃圾桶外壳的一圈，周围有人的情况下提供夜间照明。

（9）led指示灯：用6个指示灯来显示垃圾桶的工作状态，分别是一个总体工作状态指示灯（绿色），一个短信模块待机状态指示灯（蓝色），四个垃圾桶剩余容量指示灯（红色）。

（10）语音提示模块：有人靠近说“你好”。

2.实现部分

2.1硬件设计

本设計的系统板由单片机，下载电路和稳压电路组成。

STC单片机一般是与计算机通过串口连接，完成下载烧录的。本设计使用了CH340G芯片，这个芯片是USB转串口的芯片，所以可以方便的用手机USB线直接下载程序和为系统供电。

没有稳定的电源，单片机将不能工作，电路中本设计放入了一个开关和发光二极管用于控制和指示电源情况，稳压的部分使用的是AMS1117-5V贴片芯片，最大电流大约1A，能够保证系统供电。

2.2 软件设计实现

本设计是按照先判断翻盖和照明是否工作，然后检测容量发送短信，最后判断是否有蓝牙信号的顺序，并且不断循环以上步骤来工作的。在翻盖和照明工作中，本文设计的流程是先判断是否有人靠近，再判断是否白天，如果是晚上就照明，最后判断有没有物体出现在门口，有物体才开门。

超声波检测距离的流程是：先给模块的trig脚一个大于10ms的高电平信号，然后等待echo 变高电平，高电平后开始计时，高电平持续时间就是声波来回所用的时间，读出计时器的值，就可以判断距离的远近，距离=（高电平时间*声速（340M/S））/2。

2.3 蓝牙通信设计

本设计使用了蓝牙模块可以通过串口向单片机发送字符，然后单片机识别，控制电子锁打开和关上后门，

3.结果与讨论

本设计的太阳能智能垃圾桶是一个比较创新的作品，本设计包含：垃圾桶模型，核心控制板，红外，超声波等传感器，电机驱动板，太阳能电源模块，发送短信模块等部分。通过程序垃圾桶可以完成自动翻盖，人体识别，发送短信等一般垃圾桶不能完成的功能。

参考文献：

[1]宋允晓，张明辉，张健健.基于PLC控制的智能机械手的设计[J].液压与气动，2012

[2]张明.步进电机的基本原理[J].科技信息，2007

[3]王彦华，刘希璐 .光敏电阻器原理及检测方法[J]. 装备制造技术， 2012

[4]魏学业，梁桂英等.传感器技术与应用[M].武汉：华中科技大学出版社，2013