范文一：新型智能垃圾桶的设计方案

第２３卷第３期

２００６年９月广东工业大学学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｕａｎｇｄｏｎｇＵＩｌｉＶｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏＩｏｇｙＮｏ．３Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ２００６Ｖ０１．２３

新型智能垃圾桶的设计方案

周慧琚，许锦标

（广东工业大学自动化学院，广东广州５１００９０）

摘要：提出了一种新型智能垃圾桶的设计方案．采用基于单片机的智能化红外感应控制系统、无线通

信系统，实现自动开关桶盖并调节开盖角度、遥控垃圾桶走动、智能封袋的功能．与传统智能垃圾桶

相比较，功能性更强，智能化程度更高．

关键词：垃圾桶；红外感应；无线数据通信

中图分类号：ＴＰ２７４＋．５２文献标识码：Ａ文章编号：１００７．７１６２（２００６）０３珈８５埘

对于“智能垃圾桶”这个名词，相信大家已不陌生，现在市场上已出现一种技术成熟的智能垃圾桶产品．它能够在人的手或物体接近投物口约１５ｃｍ时，垃圾桶自动开盖，等垃圾投人完毕，垃圾桶桶盖又自动关闭．虽然该产品已不需用手直接接触垃圾桶桶盖，但要真正使垃圾桶实现智能化，这还只能算是第一步．由于这种垃圾桶的功能还比较单一，并且直接开关盖这一功能机械耗损程度较高，所以还有许多需要改进的地方．现在，许多发达国家如美国、英国都致力于研究新型智能型垃圾桶，使垃圾桶具有多项智能型功能．本文提出了一种实用型智能垃圾桶的方案，这种垃圾桶能够调节开盖的角度，控制垃圾桶走近消费者、遥控封袋，从功能方面更侧重于在生活细节上为消费者带来便利，卫生、环保、健康．

１新型智能垃圾桶的系统组成及功能

新型智能垃圾桶的系统结构如图１所示．

该系统运用了两种相互独立的通

信方式：无线通信和红外．遥控器端的

发射器和垃圾桶端的接收器经过对电

磁波的调制解调过程完成信息的传

输，达到对机械设备的控制功能．当人

体接近垃圾桶时，红外发射、接收器则

通过对红外光波的调制解调过程，完

成信息的传输，达到控制的目的．Ｉ遥控器ｌ１人体ｌ外界无线通信堕片机红外感应引红外接收器Ｈ垃圾筒端斗ｆ电机驱动模块ｆ图１新型智能垃圾桶的系统结构图

传统的垃圾桶通过红外感应装置实现了自动感应开盖的功能，但考虑到主妇在厨房做事时，会时常走动．若平凡出入垃圾桶检测有效范围就会导致垃圾桶时开时闭，机械的磨损程度显然就会增大，造成垃圾桶故障率的提高或使用寿命的缩短．这里，外设一个遥控器，通过无线通信子系统向桶内的接收器传达信号，使垃圾桶的翻盖如同家用空调般在一个角度固定，就可解收稿日期：２００５—１１—１５作者简介：周慧瑁（１９８１一），女，在读研究生，主要研究方向为楼宇智能技术

广东工业大学学报第２３卷

决以上问题．同时，遥控器的应用还实现了控制垃圾桶移动到用户面前，自动开盖，垃圾装满时自动封袋等一系列动作．

２智能垃圾筒的硬件结构及工作原理

遥控器的结构如图２所示．２．１遥控器咂巫｝怔互芦叵砷目串口

无线发射器

图２遥控器结构图

无线发射模块７Ｄ（５０００…，是ＲＦＭ公司的短距离高频无线发射专用芯片，其无线发射频率是４３３．９２ＭＨｚ，符合智能垃圾桶的无线通信要求．

键盘把带有特定功能的指令数据输出，通过扫描电路识别输出到通信控制器上；系统采用Ｐｈｉｌｉｐｓ公司的Ｐ８９ｃ５１ＲＡ２单片机作为通信控制器心Ｊ，它的主要作用是获取扫描电路得到的键盘指令数据，并按照一定的通信格式进行编码，然后通过串口发送到发射模块ＴⅪ０００上，最后通过发射天线输出．方案中单片机处理后的信息通过串口通信来输出，通信采用５７

大传输带宽，提高通信可靠性．

２．２无线接收器和智能垃圾桶的内部结构和工作原理６００ｂｉ∥ｓ的串口传输率旧１；通信模块踟０００工作于ＡｓＫ调制方式上，并使用１１５．２ｋｂ∥ｓ数据传输率来增

智能垃圾桶的无线接收器和智能垃圾桶的内部结构如图３所示．

垃圾桶端装有无线通信信号

无线接收器，用来

接收无线发射器发

射过来的高频信

号．Ｒ）（５０００¨１的频｝｛Ｒｘ５０００－暌

６００针红外发射卜一发射控制卜＋一Ｊ垫心红外接收ｌ▲－片机—斗率是４３３．９２ＭＨｚＩ接收部分１．控制１１电机驱动部分垃圾筒内部的短距离高频无线接收专用芯片，工数据．然后，通过波特率为５７图３智能垃圾桶内部结构图作于ＡｓＫ调制方式上，具有１１５．２ｋｂｉ∥ｓ的数据传输率，用来接收无线发射器发射过来的高频ｂｉ∥ｓ的ｓｃＩ模块把数据送到ＭＥＧＡ８单片机上，完成无线接收

过程．ＭＥＧＡ８微处理器主要负责接收数据和数据解码处理．垃圾桶的控制翻盖角度，移动，封袋的功能都是在这种通信模式下通过控制指令放大驱动来完成的．

红外发射部分发射经过调制后载有测量信号的红外光波；如果有人靠近光电接收管，则红外光波受到人体的反射，反射回来的红外光波由光电接收管接收，然后经由单片机进行处理．单片机做出智能化控制决策，输出控制指令．控制信号经过控制信号放大与驱动环节之后驱动执行机构‘４Ｉ．

第３期周慧琚，等：新型智能垃圾桶的设计方案８７３遥控器和智能垃圾桶的软件设计

３．１无线通信方式和通信协议

由于ＲＦＭ公司的ＲⅪ０００系列的通信模块都是单工通信的，所以系统的通信是单方向的，即由遥控器发送驱动数据给智能垃圾桶．为了实现遥控器上每个按钮都对应特定的功能，本方案将单片机外接一个键盘矩阵，其中前４行的键盘矩阵规定用于发送单组信号，第５行键盘矩阵用于发送连续信号，即键盘按下后将不断发送多组相同的信号，直至键盘松开后才停止发送．单一信号用于指定的功能，连续信号则用于翻盖控制中角度的调节＂Ｊ．

当键盘发生按键操作时，单片机输出一个控制周期的无线指令信号是一串１２个字节的字码．其中第１个字节是指令信号的引导码，其值固定为５５Ｈ，第２～９个字节为前导效验位，第１０个和第１１个字节为具体的数据信号，对应不同的按键数据信号也不同，第１２个字节是指令信号的结束码，其值固定为５５Ｈ，表ｌ即为无线指令信号格式．

Ｄ１０和Ｄ１１是键盘输入码，用两个字节表示．每个键盘指令经过编码解码后，单片机根据不同的编码执行相应的操作．当数据指令是走动操作时，Ｄ１０为００或ｏｌ或０２，当指令数据为开盖操作时Ｄ１０为ＥＥ，

当指令数据为封袋

操作时Ｄ１０为ＦＦ．

表２即为键盘输入

码的数据格式．

表２键盘数据码表表１数据通信格式表

３．２遥控器的软件设计

流程图如图４，开机后，先进行初始化．出于省

电的考虑，在３０ｓ内没有键按下时，就进入节电等

待模式．因此，用“ｆｏｒ”循环来计时，并设定计数初

值为ｏ．随后开始３０ｓ计时，若是在此期间有键按

下，则进人中断程序，若３０ｓ内无键按下，则进入

节电等待模式．重新进行３０ｓ计时．若在节电模式

中有键盘被按下，执行中断程序，否则自动关机．进

人中断程序后，判断出哪个按键被按下，并将数据

编码后发送，若判断出按键没有松开，则继续发送．

返回前，重新设定计时初值为ｏ．

３．３垃圾桶端单片机的软件设计

ＭＥＧＡ８的程序流程图见图５．智能垃圾桶的

核心控制器ＭＥＧＡ８并行地进行红外探测和无线

接收，当人靠近垃圾桶时，红外光波折射回接收管

时，触发信号从红外模块传送到ＭＥＧＡ８上，图４遥控器的程序流程图

广东工业大学学报第２３卷

图５ＭＥＧＡ８的程序流程圈

ＭＥＧＡ８根据红外的触发信号来驱动电机打开垃圾桶的翻盖；同样地，当人离开垃圾桶时，触发信号传送到ＭＥＧＡ８上，ＭＥＧＡ８就驱动电机闭合垃圾桶的翻盖．垃圾桶实时地进行无线接收遥控器的通信数据，首先判断该数据是否符合通信数据的协议，然后提取出键盘数据，取出数据中载有键盘指令的两个字节数据，通过逐个字节数据的辨识完成特定功能的实现．

４结束语

本文所介绍的新型智能垃圾桶的方案，拓展了现有智能垃圾桶的功能，运用智能科技手段，提高了家用垃圾桶的智能化程度．操作简单、卫生，功能实用，符合国内人群对家用智能化产品的接受程度．

参考文献：

［１］霍迎辉，张学习．基于Ｒｘ５０００／Ｔｘ５０００的无线收发电路［Ｊ］．国外电子元器件，２００４（２）：３７－３９．

［２］何立明．单片机应用技术选编［Ｍ］．北京：北京航空航天出版社，１９９７：１３３－１４９．

［３］胡汉才．单片机原理及其接口技术［Ｍ］．北京：清华大学出版社，１９９６：２４＿４６．

［４］毛献辉，郭宏，朱昊，等．智能化红外感应控制系统［Ｊ］．电子测量技术，２００５（２）：４５４９．

［５］陈勇旗，谭冠政．无线遥控智能照明系统［Ｊ］．电气应用，２００５，２４（２）：５３．５６．（下转第９４页）

广东工业大学学报第２３卷

冯天飞，施法中．基于ｗｅｂ的新闻自动发布系统的设计和实现［Ｊ］．计算机应用，２００１，２１（３）：６６．６７

心口Ｈ杨瑁，刘志刚．基于Ｂ／ｓ模式的新闻发布系统［Ｊ］．江西农业大学学报，２００１，２３（５）：６６－６９．

梁嘉超，卢山，夏运强．ＡＳＰ后台数据库网页制作［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，２００１：２５－３０．丁晟春，王日芬．网站新闻发布管理系统的设计与应用［Ｊ］．现代图书情报技术，２００２，９６（５）：４３＿４６．

ｂ№１Ｊ茹蓓，张磊．新闻信息发布管理系统的现状及改进［Ｊ］．平原大学学报，２００２，２１（３）：６０＿６１．

ＤｅｓｉｇｎａｎｄＲｅａＵｚａｔｉｏｎｏｆＮｅｗｓＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇ

ＲｅｓｏｕｒｃｅＲｅｐｏｓｉｔｏｒｙｏｆ

ＤＥＮＧＥｎＶｉｒｏ砌ｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍｉｎｔｈｅＳｐｅｃｉａｌｉｔｙＷｅｎ—ｍｉｎｌ，ＰＥＮＧＪｉｎ９２，ＳＵＮＳｈｕｉ．ｙｕｌ，ＸＩＥＸｉｎｇ—ｙｏｎ９１，ＷＡＮＧＸｉａｏ—ｗｕｌ

（１．ＦａｃｕｌｔｙｏｆＥｎｖｉｍｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＧｕａｎｇｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１００９０，Ｃｈｉｎａ；

２．ＧｕａｎｇｄｏｎｇＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＣｅｎｔｅｒｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄＥｃｏｎｏｍｉｃＲｅｓｅａｒｃｈ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１００７０，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｍｅａｎｓｏｆｔｈｅｎｅｗｓｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｎｔｈｅｒｅｓｏｕｒｃｅｒｅｐｏｓｉｔｏｒｙｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ

ａｒｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｓｐｅｃｉａｌｉｔｙｈａＶｅｂｅｅｎｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｉｓ．Ｍａｉｎｌｙｅｘｐｌａｉｎｅｄｔｈｅｃｏｎ６９ｕｒａｔｉｏｎａｎｄ

ｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｄａｔａｂａｓｅ，ｔｈｅｓｔｍｃｔｕｒｅａｎｄｎｏｗｃｈａｒｔｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｙｓ－ｔｅｍｆｕｎｃｔｉｏｎｍｏｄｕｌｅ，ａｎｄｔｈｅｉｓｓｕａｎｃｅａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ，ＴｈｅｎｅｗｓｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇｓｙｓｔｅｍｄｏｐｔｓＡＳＰｔｅｃｈｎ０１０９ｙｔｏａ—ｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｐｕｂｌｉｓｈｆｈｎｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｎｅｗｓ．ＩｔｐＩＤｖｉｄｅｓｓｐｅｅｄａｎｄ

ａｓａｎｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｃｉｒｃｄｍｓｔａｎｃｅｓｅｎｖｉＩＤｎｍｅｎｔａｌｉｎｆｂ珊ａｔｉｏｎｉｎｔｅｒｍｕｎｉｏｎ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｎＶｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｎｅｗｓｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ；Ｂ／Ｓｓｔｍｃｔｕｒｅ

每卑卸匈匈与匈岛毒ｉ南粤内南向向南盎尚岛勺匈匈匈匈匈每匈卑匈每々与与勺匈南粤－专＿知南葺葺粤＿粤ｉ却勺匈匈匈每匈却匈每々々却与匈与岛匈匈匈却匈匈却匈匈匈（上接第８８页）

ＤｅｓｉｇｎｏｆＮｅｗＩｎｔｅＵｉｇｅｎｔＧａｒｂａｇｅＣａｎ

Ｈｕｉ－ｊｕｎ，ＸＵＪｉｎ＿ｂｉａｏ

Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆ７ｒｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５ａＺＨＯＵ（ＦａｃｕｌｔｙｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｇｕａｎ鲥ｏｎｇ１００９０，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：１’｝ｌｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔａｎｄｆｈｎｃｔｉｏｎｏｆ

ｗａｒｄａａｎｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｇａｒｂａｇｅａｃａｎａｎｄｐｕｔｓｆｂｒ—ｐｏｎｅｎｔｐｌａｎ．ＡｎｉｎｆｈｒｅｄｓｅｎｓｉｎｇａｎｄｃｏｎｔｒｏＵｉｎｇｓｙｓｔｅｍａｎｄ

ｏｎｗｉｒｅｌｅｓｓｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｙｓ—ａｓｔｅｍｂａｓｅｄ

ｐａｒｅｄ

ｔｕｄｅｓ．ｔｏＳｉｎ９１ｅＣｈｉｐＭｉｃｙｏｃｏ，ｗｈｉｃｈｃａｎｃａｎｒｅａｌｉｚｅｓｏｍｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｓｕｃｈｏｎｅｍｏｖｅ，ａｒｅａｄｏｐｔｅｄ．Ｃｏｍ－ｔｈｅｉｎｔｅＵｉｇｅｎｔｇａｒｂａｇｅｗｈｉｃｈｈａｓｂｅｅｎｕｓｅｄ，ｔｈｅｎｅｗｈａｓｍｏｒｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓａｎｄａｐｔｉ—

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇａｒｂａｇｅｃａｎ；ｉｎｆｒａｒｅｄｓｅｎｓｉｎｇ；ｗｉｒｅｌｅｓｓｄａｔａｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ

新型智能垃圾桶的设计方案

作者：

作者单位：

刊名：

英文刊名：

年，卷(期)：

被引用次数：周慧珺， 许锦标， ZHOU Hui-jun， XU Jin-biao广东工业大学,自动化学院,广东,广州,510090广东工业大学学报JOURNAL OF GUANGDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY2006,23(3)1次

参考文献(5条)

1.霍迎辉;张学习 基于RX5000/TX5000的无线收发电路[期刊论文]-国外电子元器件 2004(02)

2.何立明 单片机应用技术选编 1997

3.胡汉才 单片机原理及接口技术 1996

4.毛献辉;郭宏;朱昊 智能化红外感应控制系统[期刊论文]-电子测量技术 2005(02)

5.陈勇旗;谭冠政 无线遥控智能照明系统[期刊论文]-电气应用 2005(02)

本文读者也读过(10条)

1. 王邦超.姜勇.董铁有.苗娟.Wang Bangchao.Jiang Yong.Dong Tieyou.Miao Juan 多功能环保垃圾桶设计简析

[期刊论文]-环境卫生工程2008,16(5)

2. 范立南.白志强.FAN Lin-an.BAI Zhi-qiang 基于单片机的智能垃圾桶系统设计[期刊论文]-仪器仪表用户2008,15(6)

3. 胡中艳.曹阳.孙建华.HU Zong-yan.CAO Yang.SUN Jian-hua 模式识别技术在自动分类垃圾桶概念设计中的应用

[期刊论文]-包装工程2008,29(12)

4. 张洪燕 自动开关的垃圾桶盖[期刊论文]-中华医院感染学杂志2005,15(5)

5. 梁婷.常国强.邢皓.辛操.唱岩 一种智能垃圾桶的研究与应用[期刊论文]-机械工程师2009(1)

6. 谭琳玲.周春兰.黄苏宁 翻盖式垃圾桶巧开盖[期刊论文]-南方护理学报2005,12(1)

7. 宋晶颖 垃圾桶的绿色设计[期刊论文]-新乡学院学报(社会科学版)2010,24(4)

8. 李素云.韩彦良.常宏斌.李姮.周少卫 基于SolidWorks的一种新型环保垃圾桶的虚拟优化设计[期刊论文]-机械工程师2009(8)

9. 金志敏.刘文涛.倪中杰.钱力.李康.JIN Zhi-min.LIU Wen-tao.NI Zhong-jie.QIAN Li.LI Kang 自动压缩打包装袋垃圾桶的研制[期刊论文]-上海工程技术大学学报2010,24(2)

10. 杨天虹.陈楠 方便垃圾桶[期刊论文]-课堂内外(小学版)2006(3)

引证文献(1条)

1.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[期刊论文]-仪器仪表用户 2011(6)

引用本文格式：周慧珺.许锦标.ZHOU Hui-jun.XU Jin-biao 新型智能垃圾桶的设计方案[期刊论文]-广东工业大学学报 2006(3)

范文二：新型智能垃圾桶的设计方案

新型智能垃圾桶的设计方案

周慧 ,许锦标

()广东工业大学 自动化学院 ,广东 广州 510090

摘要 :提出了一种新型智能垃圾桶的设计方案 . 采用基于单片机的智能化红外感应控制系统 、无线通

信系统 ,实现自动开关桶盖并调节开盖角度 、遥控垃圾桶走动 、智能封袋的功能 . 与传统智能垃圾桶

相比较 ,功能性更强 ,智能化程度更高 .

关键词 :垃圾桶 ;红外感应 ;无线数据通信

+ ( ) 中图分类号 : TP274 . 52 文章编号 : 1007 27162 2006 0320085204 文献标识码 : A

对于“智能垃圾桶 ”这个名词 ,相信大家已不陌生 ,现在市场上已出现一种技术成熟的智能 垃圾桶产品 . 它能够在人的手或物体接近投物口约 15 cm 时 ,垃圾桶自动开盖 ,等垃圾投入完 毕 ,垃圾桶桶盖又自动关闭 . 虽然该产品已不需用手直接接触垃圾桶桶盖 ,但要真正使垃圾桶实 现智能化 ,这还只能算是第一步 . 由于这种垃圾桶的功能还比较单一 ,并且直接开关盖这一功能 机械耗损程度较高 ,所以还有许多需要改进的地方 . 现在 ,许多发达国家如美国 、英国都致力于 研究新型智能型垃圾桶 ,使垃圾桶具有多项智能型功能. 本文提出了一种实用型智能垃圾桶的 方案 ,这种垃圾桶能够调节开盖的角度 ,控制垃圾桶走近消费者 、遥控封袋 ,从功能方面更侧重 于在生活细节上为消费者带来便利 ,卫生 、环保 、健康 .

1 新型智能垃圾桶的系统组成及功能

新型智能垃圾桶的系统结构如图 1 所示 .

该系统运用了两种相互独立的通

信方式 :无线通信和红外 . 遥控器端的

发射器和垃圾桶端的接收器经过对电

磁波的 调 制 解 调 过 程 完 成 信 息 的 传

输 ,达到对机械设备的控制功能 . 当人

体接近垃圾桶时 ,红外发射 、接收器则

图 1 新型智能垃圾桶的系统结构图 通过对红外光波 的调 制 解调 过程 , 完

成信息的传输 ,达到控制的目的 .

传统的垃圾桶通过红外感应装置实现了自动感应开盖的功能 ,但考虑到主妇在厨房做事 时 ,会时常走动 . 若帄凡出入垃圾桶检测有效范围就会导致垃圾桶时开时闭 ,机械的磨损程度显 然就会增大 ,造成垃圾桶故障率的提高或使用寿命的缩短 . 这里 ,外设一个遥控器 ,通过无线通 信子系统向桶内的接收器传达信号 ,使垃圾桶的翻盖如同家用空调般在一个角度固定 ,就可解

收稿日期 : 2005 211 215

( ) 1981 2,女 ,在读研究生 ,主要研究方向为楼宇智能技术 . 作者简介 :周慧

86 广东工业大学学报 第 23卷

决以上问题 . 同时 ,遥控器的应用还实现了控制垃圾桶移动到用户面前 ,自动开盖 ,垃圾装满时

自动封袋等一系列动作 .

2 智能垃圾筒的硬件结构及工作原理

2. 1 遥控器

遥控器的结构如图 2所示.

图 2 遥控器结构图

[ 1 ] 无线发射模块 TX5000,是 R FM 公司的短距离高频无线发射专用芯片 ,其无线发射频率

是 433. 92 MH z,符合智能垃圾桶的无线通信要求.

键盘把带有特定功能的指令数据输出 ,通过扫描电路识别输出到通信控制器上 ; 系统采用

[ 2 ] Ph ilip s公司的 P89C51RA2单片机作为通信控制器 ,它的主要作用是获取扫描电路得到的键 盘指令数据 ,并按照一定的通信格式进行编码 ,然后通过串口发送到发射模块 TX5000 上 ,最后 通过发射天线输出. 方案中单片机处理后的信息通过串口通信来输出 ,通信采用 57 600 b it / s的

[ 3 ] 串口传输率 ;通信模块 TX5000 工作于 A SK调制方式上 ,并使用 115. 2 kb it / s数据传输率来增 大传输带宽 ,提高通信可靠性 .

2. 2无线接收器和智能垃圾桶的内部结构和工作原理

智能垃圾桶的无线接收器和智能垃圾桶的内部结构如图 3 所示 .

垃圾桶端装有

无 线 接 收 器 , 用 来

接收无线发射器发

射 过 来 的 高 频 信

[ 1 ] 号 . RX5000的 频

率 是 433. 92 MH z

的短距离高频无线

图 3 智能垃圾桶内部结构图 接 收 专 用 芯 片 , 工

作于 A SK调制方式上 ,具有 115. 2 kb it / s的数据传输率 ,用来接收无线发射器发射过来的高频

数据. 然后 ,通过波特率为 57 600 b it / s的 SC I模块把数据送到 M EGA 8单片机上 ,完成无线接收 过程. M EGA 8微处理器主要负责接收数据和数据解码处理 . 垃圾桶的控制翻盖角度 ,移动 ,封袋

的功能都是在这种通信模式下通过控制指令放大驱动来完成的.

红外发射部分发射经过调制后载有测量信号的红外光波 ; 如果有人靠近光电接收管 ,则红 外光波受到人体的反射 ,反射回来的红外光波由光电接收管接收 ,然后经由单片机进行处理 . 单 片机做出智能化控制决策 ,输出控制指令 . 控制信号经过控制信号放大与驱动环节之后驱动执 [ 4 ] 行机构 .

87 第 3期 周慧 ,等 :新型智能垃圾桶的设计方案

3 遥控器和智能垃圾桶的软件设计

3. 1 无线通信方式和通信协议

由于 R FM 公司的 RX5000 系列的通信模块都是单工通信的 ,所以系统的通信是单方向的 , 即由遥控器发送驱动数据给智能垃圾桶. 为了实现遥控器上每个按钮都对应特定的功能 ,本方 案将单片机外接一个键盘矩阵 ,其中前 4行的键盘矩阵规定用于发送单组信号 ,第 5 行键盘矩 阵用于发送连续信号 ,即键盘按下后将不断发送多组相同的信号 ,直至键盘松开后才停止发送 .

[ 5 ] 单一信号用于指定的功能 ,连续信号则用于翻盖控制中角度的调节 .

当键盘发生按键操作时 ,单片机输出一个控制周期的无线指令信号是一串 12 个字节的字 码 . 其中第 1个字节是指令信号的引导码 ,其值固定为 55H ,第 2,9 个字节为前导效验位 ,第 10 个和第 11 个字节为具体的数据信号 ,对应不同的按键数据信号也不同 ,第 12 个字节是指令信 号的结束码 ,其值固定为 55H ,表 1即为无线指令信号格式 .

D 10和 D 11是键盘输入码 ,用两个字节表示 . 每个键盘指令经过编码解码后 ,单片机根据不 同的编码执行相应的操作 . 当数据指令是走动操作时 , D 10为 00或 01或 02 ,当指令数据为开盖 操作 时 D10 为 EE, 表 1 数据通信格式表

当指 令 数 据 为 封 袋 D1 D12 D2,D9 D10,D11 操作 时 D 10 为 FF. 引导码 前导效验位 结束码 键盘输入码 表 2 即 为 键 盘 输 入 55H 0xAA , 0xAA , 0xAA , 0xAA , 0xAA , 0xFF, 0xFF, 0x01 55H

码的数据格式 .

表 2 键盘数据码表

动作 前进 后退 左 45?左 90 ?左 135 左? 180 ?右 45? 右 90 ?右 135 ? 封袋 开盖 80?开盖 20 ?

D10,D11 0x0100 0x0200 0x0001 0x0002 0x0003 0x0004 0x0005 0x0006 0x0007 0xFF01 0xEE01 0xEE02 3. 2 遥控器的软件设计

流程图如图 4 ,开机后 ,先进行初始化. 出于省

电的考虑 ,在 30 s内没有键按下时 ,就进入节电等

待模式. 因此 ,用“fo r”循环来计时 , 并设定计数初

值为 0. 随后开始 30 s计时 , 若是在此期间有键按

下 ,则进入中断程序 , 若 30 s内无键按下 , 则进入

节电等待模式. 重新进行 30 s计时. 若在节电模式

中有键盘被按下 ,执行中断程序 ,否则自动关机 . 进

入中断程序后 ,判断出哪个按键被按下 ,并将数据

编码后发送 ,若判断出按键没有松开 ,则继续发送 .

返回前 ,重新设定计时初值为 0.

3. 3 垃圾桶端单片机的软件设计

M EGA8 的程序流程图见图 5. 智能垃圾桶的

核心控制器 M EGA 8 并行地进行红外探 测和 无线

接收 ,当人靠近垃圾桶时 ,红外光波折射回接收管

时 , 触 发 信 号 从 红 外 模 块 传 送 到 M EGA 8 上 ,图 4 遥控器的程序流程图

88 广东工业大学学报 第 23卷

图 5 M EGA8的程序流程图

M EGA 8根据红外的触发信号来驱动电机打开垃圾桶的翻盖 ; 同样地 ,当人离开垃圾桶时 ,触发 信号传送到 M EGA 8上 , M EGA8就驱动电机闭合垃圾桶的翻盖. 垃圾桶实时地进行无线接收遥 控器的通信数据 ,首先判断该数据是否符合通信数据的协议 ,然后提取出键盘数据 ,取出数据中 载有键盘指令的两个字节数据 ,通过逐个字节数据的辨识完成特定功能的实现 . 4 结束语

本文所介绍的新型智能垃圾桶的方案 ,拓展了现有智能垃圾桶的功能 ,运用智能科技手段 , 提高了家用垃圾桶的智能化程度 . 操作简单 、卫生 ,功能实用 ,符合国内人群对家用智能化产品 的接受程度 .

参考文献 :

( ) [ 1 ]霍迎辉 ,张学习 . 基于 RX5000 / TX5000的无线收发电路 [ J ]. 国外电子元器件 , 2004 2 : 37 239. [ 2 ]何立明 . 单片机应用技术选编 [M ]. 北京 :北京航空航天出版社 , 1997: 133 2149.

[ 3 ]胡汉才 . 单片机原理及其接口技术 [M ]. 北京 :清华大学出版社 , 1996: 24246.

( ) [ 4 ]毛献辉 ,郭宏 ,朱昊 ,等 . 智能化红外感应控制系统 [ J ]. 电子测量技术 , 2005 2 : 45249.

()( ) [ 5 ]陈勇旗 ,谭冠政 . 无线遥控智能照明系统 [ J ]. 电气应用 , 2005, 24 2: 53 256. 下转第 94页

94 广东工业大学学报 第 23卷

( ) [ 2 ]冯天飞 ,施法中 . 基于 W eb的新闻自动发布系统的设计和实现 [ J ]. 计算机应用 , 2001, 21 3: 66 267.

( ) [ 3 ]丁晟春 ,王曰芬 . 网站新闻发布管理系统的设计与应用 [ J ]. 现代图书情报技术 , 2002 , 96 5 : 43246.

( ) [ 4 ]杨 , 刘志刚 . 基于 B / S模式的新闻发布系统 [ J ]. 江西农业大学学报 , 2001 , 23 5 : 66269. [ 5 ]梁嘉超 ,卢山 ,夏运强 . A SP后台数据库网页制作 [M ]. 北京 :冶金工业出版社 , 2001: 25 230.

( ) [ 6 ]茹蓓 ,张磊 . 新闻信息发布管理系统的现状及改进 [ J ]. 帄原大学学报 , 2002 , 21 3: 60261.

D e s ign an d Rea l iza t ion of New s Pub l ish in g Sy stem in the

Re source Repo s itory of En v ironm en ta l En g in eer in g Spec ia l ity 1 2 1 1 1D EN G W en2m in, PEN G J ing, SUN Shu i2yu, X IE X ing2yong, WAN G X iao2wu ( 1. Facu lty of Environm en ta l Sc ience and Enginee ring, Guangdong U n ive rsity of Techno logy, Guangzhou 510090 , Ch ina;

)2. Guangdong D eve lopm en t Cen te r of Techno logica l and Econom ic R e sea rch, Guangzhou 510070 , Ch ina A b stra c t: The de sign m ean s of the new s p ub lish ing system in the re sou rce repo sito ry of environm en ta l enginee ring sp ec ia lity have been in troduced in th is a rtic le. M a in ly exp la ined a re the configu ra tion and de sign of the da taba se, the struc tu re and flow cha rt of the system , the de sign and rea liza tionof the sys2 tem func tion modu le, and the issuance and op tim iza tionof the system , The new s p ub lish ing system a2 dop ts A SP techno logy to rea lize the p ub lish func tion of the environm en ta l new s. It p rovide s sp eed and conven ien t c ircum stance s a s an environm en ta l info rm a tion in te rcomm un ion.

Key word s: environm en ta l enginee ring; new s p ub lish ing; B / S struc tu re

()上接第 88 页

D e s ign of a New In te ll igen t Ga rba ge Can

ZHOU H u i2jun, XU J in2b iao

( )Facu lty of A u tom a tion, Guangdong U n ive rsity of Techno logy, Guangzhou 510090 , Ch ina A b stra c t: Th is p ap e r in troduce s the concep t and func tion of an in te lligen t ga rbage can and p u ts fo r2 wa rd a componen t p lan. A n infra red sen sing and con tro lling system and a w ire le ss comm un ica tion sys2 tem ba sed on Single Ch ip M icyoco, wh ich can rea lize som e func tion s such a s move, a re adop ted. Com 2 p a red to the in te lligen t ga rbage can wh ich ha s been u sed, the new one ha s mo re func tion s and ap ti2 tude s.

Key word s: ga rbage can; infra red sen sing; w ire le ss da ta comm un ica tion

范文三：未来的环保垃圾桶

　　每当看见青蛙伸出长长的舌头吃蚊子时，我想：在大街上，都会看见这样的情形：“果皮、垃圾袋随地乱扔弄得到处都有苍蝇在乱飞。在这样的生活环境下生存，迟早会生病的。所以我想发明一种小巧玲珑的“环保垃圾桶”。

　　它的外形是一只青蛙，颜色绿白相间，上面还标着许多环保的标语，旁边还有一些可爱的图案，时时提醒我们要保护好环境。

　　与众不同的是它的“舌头”。每当有人乱扔垃圾时，它的眼睛就会发出红色的光，然后用“舌头”捡起垃圾，最后把垃圾放进它的“肚子”里。当它的“肚子”有许多垃圾后，它就会把垃圾分成两部分，一部分是可回收垃圾，另一部分是不可回收垃圾。等它分好类后，它就会把不可回收垃圾吃掉，然后把可回收的垃圾变成可以用的东西。然后它还会伸出一个盘子，最后把可以用的东西放在盘子里，供人们使用。

　　在污水横流的地方，“环保垃圾桶”的用处就大啦！把它放在离水较近的地方，插上一条往水里的管子，顿时，就像神奇的魔术师一样，把脏水转化成纯净水。那时，人们就再也不用担心脏水到处流动了。

　　有了“环保垃圾桶”，人们再也不用为垃圾和污水而烦恼了。看，路上到处鲜花盛开，绿树成荫。再也没有垃圾了，再也见不到飞扬的蚊虫了，再也闻不到刺骨的臭味，人们就不用再捂着鼻子，皱着眉毛了。

　　当然，这只是幻想，但是等我长大之后，我一定会让它成为现实。

????广东汕头下蓬中心小学五年级:辛涵

范文四：智能垃圾桶设计方案

目 录

一、摘要 …………………………………………………… 3

二、作品介绍 ……………………………………………… 4

三、工作原理 ………………………………………………

四、作品功能、特色 ………………………………………

五、作品结构 ………………………………………………

（一）硬件部分 ………………………………………

（二）软件部分 ………………………………………

4 8 9 9

一、 摘要

垃圾桶作为人类生活中的必需品，伴随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HT46F49E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范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范围内或探测范围内无信号触发时，开始启用HT46F49E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范围内，又通过HN911电路部分将单片机唤醒，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。当人的手或物体接近投物口(应感窗)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，在长时间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范围内，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像处理法，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，所以放弃）；震动传感器是将垃圾桶的震动（被物体撞击）或者重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信号的综合判断此人是否是投垃圾的，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电路部分将单片机唤醒，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、作品功能、特色

本作品节能环保，干净卫生，具有一定的娱乐性，运用广泛，可适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HT46F49E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，在长时间没有人来投垃圾，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，又通过该电路部分将单片机唤醒，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。

（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脚开盖的思维屏障，感应开、关桶盖让人们在丢时少了份担心，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。

（4）运用广泛。本作品可有多种色彩、多种容量、多种材料选择，提升了公共场合及居家档次，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。

五、 作品结构

(一) 硬件部分

硬件电路部份包括：电源电路模块Mod_1；HT46F49E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HT46F49E单片机供电功能。

Mod_2模块：使用HT46F49E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，以及实现基本控制功能。

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重量和形变的检测。

③红外光传感器模块在Mod_2模块中HT46F49E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及播报功能。

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及一些电容所组成。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HT46R23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

2、Mod_2模块解析：

图3 HT46F49E单片机引脚功能表

工作电压：

fSYS=4MHz：2.2V ~5.5V

fSYS=8MHz：3.3V~5.5V

fSYS=12MHz：4.5V~5.5V

? 13 到23 个双向输入/输出口

? 与输入/输出口共用引脚的外部中断输入

? 8 位可编程定时/计数器，具有溢出中断和7 级预分频器

? 内置晶体和RC 振荡驱动电路

? 看门狗定时器

? 具有PFD 功能，可以用来发声

? 暂停和唤醒功能可降低功耗

? 在VDD =5V，系统频率为8MHz 时，指令周期为0.5μs

在本作品的开发设计过程中，HT46F49E单片机采用5V稳压电源供电。工作在8MHz时钟频率。由于采用RISC 结构，此系列单片机具有高运算速度和高性能的特性有了集成的A/D 和PWM 功能的优势，再加上低功耗、高性能、灵活控

制的输入/输出和低成本等特性。

3、Mod_2模块解析：

信号检测电路部分分为三大块：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左右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分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号处理而报警。

⑤菲泥尔滤光片根据性能要求不同，具有不同的焦距（感应距离），从而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密。

HN911型热释电红外探头模块的内部电路框图

如图所示。

图4 HN911型热释电红外探头模块以及内部电路框图

平时①端输出低电平，②端输出高电平。当有移动发热体迸太监视范围时，热释电红外传感器接收到红外能量，并输出检测信号。该信号经放大器放大后，由比较器进行比较判断，再由信号处理电路处理后输出控制信号。此时输出端①变为高电平，而输出端②变为低电平。在模块的外部可接增益调节电位器，以调节放大器的增益。

HN911型热释电红外探买模块的主要特性参数见表。

表:HN911型热释电红外探头模块主要特性参数

注：根据传感器视场和灵敏度经过试验确定传感器放置角度来合理确定监控距离. 滤光片

人体发出的红外线波长10um左右，将滤光片设置在窗口处，组成红外线通过的窗口。滤光片。滤光片为6um多层膜干涉滤光片，这种对太阳光和荧光灯的短波（约为5um一下）具有高的反射作用，而对6um以上的人体发出的红外热源（10um）有高的穿透性，其光谱特性。 如图所示：

图5 放大电路

放大电路为单片机提供一个中断信号，单片机进入处理“是否丢垃圾程序流程图”。

（2）震动传感器

此模块运用应变器对重量和形变非常敏感，加上一个差动桥，大大提高了灵敏度在经过A/D将其转换为电平信号。下面介绍： 薄膜型半导体应变片

图6薄膜型半导体应变片

这种应变片是利用真空沉积技术将半导体材料沉积在带有绝缘层的试件上或蓝宝石上制成的（上图所示）。它通过改变真空沉积时衬底的温度来控制沉积层电阻率的高低，从而控制电阻温度系数和灵敏度系数。因而能制造出适于不同试件材料的温度自补偿薄膜应变片。薄膜型半导体应变片吸收了金属应变片和半导体应变片的优点，并避免了它的缺点，是一种较理想的应变片。 差动电桥

应变片、薄膜和厚膜应变片传感器一般采用惠斯通电桥。惠斯通电桥将应

变片应变产生的电阻转换为差分电压如图1所示。+Exc和-Exc终端加上激励电压后，+VOUT和-VOUT终端上出现与应变成正比的差分电压。

图7 惠斯通电桥配置中连接的应变片

全桥电路时单臂灵敏度的四倍.为了提高其灵敏度采用全桥电路.将应变片贴在垃圾桶的内侧面，利用全桥电路灵敏度高的特点测量垃圾桶震动幅度.并转换成电压接入单片机分析。 （3）红外光传感器

PT2262/2272 是一对带地址、数据编码功能的无线遥控发射/

接收芯片。

图8红外光传感器

PT2262-IR 发射芯片地址编码输入有“1”、“0”和“开路”三种状态，数

据输入有“1”和“0”两种状态。由各地址、数据的不同接脚状态决定，编码从输出端Dout 输出，通过红外发射管发射出去。其编码时序波形如图2 所示。Dout 输出的编码信号是调制在38kHz载波上的，OSC1、OSC2 外接的电阻决定载频频率，一般电阻可在430k—470k 之间选择即可。PT2272 的暂存功能是指当发射信号消失时，PT2272 的对应数据输出位即变为低电平。而锁存功能是指，当发射信号消失时，PT2272 的数据输出端仍保持原来的状态，直到下次接收到新的信号输入。图3 是红外发射和接收的典型应用原理图，为了能正确解调出调制的编码信号，接收端需加一级前置放大级，保证输入PT2272 的信号幅度足够大。PT2272 各输出端通过各种接口即可控制相应的负载。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，使发射电路变得非常简洁。

接收芯片PT2272 的数据输出位根据其后缀不同而不同，数据输出具有“暂存”和“锁存”两种方式，方便用户使用。后缀为“M”为“暂存型”，后缀为“L”为“锁存型”。

因此可以用这一对芯片外加辅助电路对垃圾进行检测.将其输出（电压）放大调节接入单片机。 4、Mod_4模块解析： （1）控制电路模块

此模块主要采用电磁铁来控制垃圾桶盖的打开与关闭。本作品中选用拍合式电磁铁，其结构如下图所示。

图9 拍合式电磁铁结构图

线圈1套在铁心2上，两者固定不动，衔铁3是运动部分。当线圈部分通过一定值电流过后，在铁心、衔铁、气隙中间就产生一定数量的磁通?。图中虚线所示为磁通流过的路径。在磁通的作用下，产生一定大小的电磁吸力，将衔铁吸向铁心，企图是气隙4减到最小。图中箭头表示衔铁吸引时运动的方向。当线圈中电流停止后，电磁吸力就消失。

当电磁铁通电后，产生电磁吸力，再运用杠杆原理使桶盖打开；当电磁铁断电后，电磁吸力消失，此时垃圾桶盖由于重力作用关闭。 （2）语音电路模块

ISD25120 有10 个地址输入端A0～A9，录址能力可达1024 位，地址空间 0～1023。其分配情况是：地址0～299作为分段用，地址600～767 未使用， 址768～1023 为工作模式选择（即A8、A9 均为高）。ISD25120的地址线有两 用途，一是作为工作模式控制，二是作为分段录放音的起始段地址。当最高位 地址（MSB）A8、A9 都为高电平时（即地址768～1023），地址端A0～A6 就作 为工作模式选择端M0～M6，对应7 种工作模式。当A8、A9 任一位为低或都为 低时（即地址0～599），只要在分段录/放音操作前（不少于300ns）给地址A0～A9 赋值，操作就从该地址开始。AUX IN辅助输入，VSSD、VSSA数字地和模拟

地，SP+、SP-扬声器输出，VCCA模拟信号电源正极， MIC、MIC REF 麦克风输入端和输入参考端，AGC自动增益控制， ANA IN、ANA OUT 模拟信号输入和输出， OUF 溢出，CE 片选（低电平允许芯片工作），PD 芯片低功耗状态控制， EOM 录放音结束信号输出

结构图和电路图如下：

图10语音电路模块

(二) 软件部分

程序流程图：

主程序为等待延时（图4）、定时中断（图5），热释红外传感器中断（图6）。

20110035：智能垃圾桶

20110035：智能垃圾桶

范文五：智能垃圾桶设计方案_1549360552

20110035:智能垃圾桶

目 录

一、摘要 …………………………………………………… 3 二、作品介绍 ……………………………………………… 4 三、工作原理 ……………………………………………… 4 四、作品功能、特色 ……………………………………… 8 五、作品结构 ……………………………………………… 9

:一:硬件部分 ……………………………………… 9

:二:软件部分 ………………………………………

- 1 -

20110035:智能垃圾桶

一、 摘要

垃圾桶作为人类生活中的必需品，伴随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HT46F49E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范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范围内或探测范围内无信号触发时，开始启用HT46F49E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范围内，又通过HN911电路部分将单片机唤醒，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

- 2 -

20110035:智能垃圾桶

目前市面上销售的带盖垃圾桶，开盖时均需采用手动或脚踩方式实现，

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。当人的手或物体接近投物口(应感窗)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，在长时间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:

- 3 -

20110035:智能垃圾桶

电源

提供+5v

输出出控制电平 电平高到低 热释红外传

门控部分 感器

单片机电平为高 输出放音地址 震动传感器 HT46F49E 语音部分

电平为高 红外光

PT2262

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范围内，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像处理法，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，所以放弃);震动传感器是将垃圾桶的震动(被物体撞击)或者重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，

- 4 -

20110035:智能垃圾桶 当外部中断端有信号时，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信号的综合判断此人是否是投垃圾的，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电路部分将单片机唤醒，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、作品功能、特色

本作品节能环保,干净卫生，具有一定的娱乐性,运用广泛，可适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HT46F49E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，在长时间没有人来投垃圾，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，又通过该电路部分将单片机唤醒，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 -

20110035:智能垃圾桶

(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脚开盖的思维屏障，感应开、关桶盖让人们在丢时少了份担心，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。

(4)运用广泛。本作品可有多种色彩、多种容量、多种材料选择，提升了公共场合及居家档次，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。

五、 作品结构

(一) 硬件部分

硬件电路部份包括:电源电路模块Mod_1;HT46F49E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HT46F49E单片机供电功能。

Mod_2模块:使用HT46F49E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，以及实现基本控制功能。

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。

?热式红外传感器模块实现对外部红外热源的检测。

- 6 -

20110035:智能垃圾桶 ?震动传感器模块实现对外部重量和形变的检测。

?红外光传感器模块在Mod_2模块中HT46F49E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:

?控制电路模块用一个电磁铁实现桶盖的打开与关闭。

语音电路模块主要用编程实现智能垃圾桶的提醒功能及播报功能。 ?

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及一些电容所组成。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HT46R23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

2、Mod_2模块解析:

- 7 -

20110035:智能垃圾桶

图3 HT46F49E单片机引脚功能表

工作电压:

fSYS=4MHz:2.2V ~5.5V

fSYS=8MHz:3.3V~5.5V

fSYS=12MHz:4.5V~5.5V

? 13 到23 个双向输入/输出口

? 与输入/输出口共用引脚的外部中断输入

? 8 位可编程定时/计数器，具有溢出中断和7 级预分频器

? 内置晶体和RC 振荡驱动电路

? 看门狗定时器

? 具有PFD 功能，可以用来发声

? 暂停和唤醒功能可降低功耗

? 在VDD =5V，系统频率为8MHz 时，指令周期为0.5μs

在本作品的开发设计过程中,HT46F49E单片机采用5V稳压电源供电。工作在8MHz时钟频率。由于采用RISC 结构,此系列单片机具有高运算速度和高性能的特性有了集成的A/D 和PWM 功能的优势，再加上低功耗、高性能、灵活控

- 8 -

20110035:智能垃圾桶 制的输入/输出和低成本等特性。

3、Mod_2模块解析:

信号检测电路部分分为三大块: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

?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左右的红外辐射必须非常敏感。

?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。

?被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。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。

?一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号处理而报警。

?菲泥尔滤光片根据性能要求不同，具有不同的焦距(感应距离)，从而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密。

HN911型热释电红外探头模块的内部电路框图

如图所示。

- 9 -

20110035:智能垃圾桶

图4 HN911型热释电红外探头模块以及内部电路框图

平时?端输出低电平，?端输出高电平。当有移动发热体迸太监视范围时，热释电红外传感器接收到红外能量，并输出检测信号。该信号经放大器放大后，由比较器进行比较判断，再由信号处理电路处理后输出控制信号。此时输出端?变为高电平，而输出端?变为低电平。在模块的外部可接增益调节电位器，以调节放大器的增益。

HN911型热释电红外探买模块的主要特性参数见表。

表:HN911型热释电红外探头模块主要特性参数

- 10 -

20110035:智能垃圾桶

注:根据传感器视场和灵敏度经过试验确定传感器放置角度来合理确定监控距离.

滤光片

人体发出的红外线波长10um左右，将滤光片设置在窗口处，组成红外线通过的窗口。滤光片。滤光片为6um多层膜干涉滤光片，这种对太阳光和荧光灯的短波(约为5um一下)具有高的反射作用，而对6um以上的人体发出的红外热源(10um)有高的穿透性，其光谱特性。

如图所示:

- 11 -

20110035:智能垃圾桶

图5 放大电路

放大电路为单片机提供一个中断信号，单片机进入处理“是否丢垃圾程序流程图”。

(2)震动传感器

此模块运用应变器对重量和形变非常敏感，加上一个差动桥，大大提高了灵敏度在经过A/D将其转换为电平信号。下面介绍:

薄膜型半导体应变片

图6薄膜型半导体应变片

这种应变片是利用真空沉积技术将半导体材料沉积在带有绝缘层的试件上或蓝宝石上制成的(上图所示)。它通过改变真空沉积时衬底的温度来控制沉积层电阻率的高低，从而控制电阻温度系数和灵敏度系数。因而能制造出适于不同试件材料的温度自补偿薄膜应变片。薄膜型半导体应变片吸收了金属应变片和半导体应变片的优点，并避免了它的缺点，是一种较理想的应变片。 差动电桥

应变片、薄膜和厚膜应变片传感器一般采用惠斯通电桥。惠斯通电桥将应

- 12 -

20110035:智能垃圾桶 变片应变产生的电阻转换为差分电压如图1所示。+Exc和-Exc终端加上激励电压后，+VOUT和-VOUT终端上出现与应变成正比的差分电压。

图7 惠斯通电桥配置中连接的应变片

全桥电路时单臂灵敏度的四倍.为了提高其灵敏度采用全桥电路.将应变片贴在垃圾桶的内侧面，利用全桥电路灵敏度高的特点测量垃圾桶震动幅度.并转换成电压接入单片机分析。

(3)红外光传感器

PT2262/2272 是一对带地址、数据编码功能的无线遥控发射/接收芯片。

图8红外光传感器

PT2262-IR 发射芯片地址编码输入有“1”、“0”和“开路”三种状态，数

- 13 -

20110035:智能垃圾桶 据输入有“1”和“0”两种状态。由各地址、数据的不同接脚状态决定，编码从输出端Dout 输出，通过红外发射管发射出去。其编码时序波形如图2 所示。Dout 输出的编码信号是调制在38kHz载波上的，OSC1、OSC2 外接的电阻决定载频频率，一般电阻可在430k—470k 之间选择即可。PT2272 的暂存功能是指当发射信号消失时，PT2272 的对应数据输出位即变为低电平。而锁存功能是指，当发射信号消失时，PT2272 的数据输出端仍保持原来的状态，直到下次接收到新的信号输入。图3 是红外发射和接收的典型应用原理图，为了能正确解调出调制的编码信号，接收端需加一级前置放大级，保证输入PT2272 的信号幅度足够大。PT2272 各输出端通过各种接口即可控制相应的负载。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，使发射电路变得非常简洁。

接收芯片PT2272 的数据输出位根据其后缀不同而不同，数据输出具有“暂存”和“锁存”两种方式，方便用户使用。后缀为“M”为“暂存型”，后缀为“L”为“锁存型”。

因此可以用这一对芯片外加辅助电路对垃圾进行检测.将其输出(电压)放大调节接入单片机。

4、Mod_4模块解析:

(1)控制电路模块

此模块主要采用电磁铁来控制垃圾桶盖的打开与关闭。本作品中选用拍合式电磁铁，其结构如下图所示。

- 14 -

20110035:智能垃圾桶

图9 拍合式电磁铁结构图

线圈1套在铁心2上，两者固定不动，衔铁3是运动部分。当线圈部分通过一

,定值电流过后，在铁心、衔铁、气隙中间就产生一定数量的磁通。图中虚线所示为磁通流过的路径。在磁通的作用下，产生一定大小的电磁吸力，将衔铁吸向铁心，企图是气隙4减到最小。图中箭头表示衔铁吸引时运动的方向。当线圈中电流停止后，电磁吸力就消失。

当电磁铁通电后，产生电磁吸力，再运用杠杆原理使桶盖打开;当电磁铁断电后，电磁吸力消失，此时垃圾桶盖由于重力作用关闭。

(2)语音电路模块

ISD25120 有10 个地址输入端A0,A9,录址能力可达1024 位,地址空间 0,1023。其分配情况是:地址0,299作为分段用,地址600,767 未使用, 址768,1023 为工作模式选择:即A8、A9 均为高:。ISD25120的地址线有两 用途,一是作为工作模式控制,二是作为分段录放音的起始段地址。当最高位 地址:MSB:A8、A9 都为高电平时:即地址768,1023:,地址端A0,A6 就作 为工作模式选择端M0,M6,对应7 种工作模式。当A8、A9 任一位为低或都为

,599:,只要在分段录/放音操作前:不少于300ns:给地址A0,低时:即地址0

A9 赋值,操作就从该地址开始。AUX IN辅助输入,VSSD、VSSA数字地和模拟

- 15 -

20110035:智能垃圾桶 地,SP+、SP-扬声器输出,VCCA模拟信号电源正极, MIC、MIC REF 麦克风输入端和输入参考端,AGC自动增益控制, ANA IN、ANA OUT 模拟信号输入和输出, OUF 溢出,CE 片选(低电平允许芯片工作),PD 芯片低功耗状态控制, EOM 录放音结束信号输出

结构图和电路图如下:

图10语音电路模块

(二) 软件部分

程序流程图:

主程序为等待延时(图4)、定时中断(图5)，热释红外传感器中断(图6)。

- 16 -

20110035:智能垃圾桶

开始 定时中断入

口

初始化 关闭电磁铁

源 电设定定时/计数器工作方关闭语音芯式工作方式 片 设定定时器初值 关闭震动传感器

关闭红外光传感器 等待中断

单片机进入休眠 图4 主程序为等待延时

(主程序流程图)

中断返回

图5定时中断

(节能程序流程图)

- 17 -

20110035:智能垃圾桶 热释红外传感器中断入口

初始化

开启电磁铁、语音芯片、震动传感器、红外光传感

器电源

PA.0=1? 检测Y 启动语音段5

垃圾桶满了

吗, N

启用垃圾桶盖(打开)

延时 延时

N PA.0=1?(垃圾是否投

入) 启用语音段

Y 2

N 启用语音段1 Y PA.1=1?(判断是否是丢垃圾的)

N 延时

Y A=0?

计数A

N

语音段4 延时 注: 清A 启用语段1、PA.0口为红外光PT2262信号输3

入口。

2、PA.1为震动传感器信号输入口。 延时

3、A是一个表示状态的位，在垃圾

被投入时置1。 关闭桶盖

中断返回

图6 热释红外传感器中断(判断是否为丢垃圾程序流程图)

- 18 -

20110035:智能垃圾桶

- 19 -

转载请注明出处范文大全网 » 新型智能垃圾桶的设计方案