基于单片机的智能垃圾桶设计-设计说明书
编号：
CJ-51-2021-037-LW
设计摘要：
如今科技的发展日新月异，我们的生活水平也不断增高，与之伴随的生活废弃资源也越来越多。自古以来关于垃圾的回收离不开垃圾桶。在现如今的生活中，垃圾桶随处可见，从最早的无盖到翻盖，再到踩踏式，可以看出垃圾桶也随着人们的生活水平而一步步提高。
如今垃圾桶也在走向智能化，在之前大家都觉得智能垃圾桶目的是方便清理人们日常的生活垃圾，再靠高科技技术和设备进行垃圾自动分类管理然后回收。而如今快速发展的科技，智能垃圾桶能做到的远远不止这些。传统垃圾桶由于扔垃圾需要手动动翻盖，各种垃圾混在一起，造成回收难度大等问题已经逐渐被淘汰，智能垃圾桶将会作为新时代产品为方便人们的生活而出现。
本次设计内容是以STC89C52单片机为核心控制器，加上其他硬软件模块等一起组成智能垃圾桶。该系统通过步进电机完成垃圾桶自动开关盖显示垃圾是否已满，由继电器控制仪定时喷洒消毒液，LED灯亮起，蜂鸣器报警提醒。通过人工语音提醒垃圾桶装满并提醒清理后自动运行。该系统操作方便，非常适合人们使用。
字数：14000+
实物链接：
仿真链接：
开题报告链接：
内容预览：
目录
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1课题研究背景及意义
1.2国内外发展现状
1.3系统方案设计
1.3.1设计要求
1.3.2设计思想
2 系统硬件设计
2.1 系统整体设计
2.2 单片机最小系统电路设计
2.2.1 单片机概述
2.2.2 晶振电路
2.2.3 复位电路
2.3 检测电路设计
2.4 报警电路设计
2.4.1 按键触发设计
2.4.2 蜂鸣器电路设计
2.5 显示模块设计
2.6 语音输出模块设计
2.7 步进电机控制电路设计
2.7.1 电机驱动器
2.7.2 四项步进电机
2.8 电路保护及灯光开关设计
3 系统软件设计
3.1 系统软件介绍
3.1.1 编程软件
3.1.2 绘制原理图软件
3.2 主流程序设计
3.3 按键程序设计
3.4 显示程序设计
3.5 处理程序设计
4 实物制作与调试
4.1 元器件焊接过程
4.2 软硬件联合调试
4.3 调试结果
5 结论与展望
5.1 实验结果
5.2 总结与展望
致谢
参考文献
1 绪论
1.1课题研究背景及意义
随着人们在生产业上的不断进步，每天所产生的废弃资源也越来越多。而对关于垃圾的回收和处理问题也开始引起人们的重视。垃圾桶的存在无疑是方便了我们对垃圾的回收处理，但是随着时代的发展变化，传统垃圾桶的一些弊端日益明显，导致目前很多地方垃圾桶已经不符合人们的要求，比如市场上的垃圾桶大多数带盖，这是很不方便使用的，所以很多人不愿意用手掀开盖子投放垃圾而直接丢在周围，导致垃圾遍地而蚊虫滋生，这样的恶循环。传统垃圾桶在设计功能上比较单一，在目前环境中已经不太适合作为回收垃圾的载体，秉承以人为本的理念，为了方便人们生活，同时又环保节能，所以需要设计新型的垃圾桶。
现如今，各种垃圾存在于我们生活各个角落，同样也影响我们生活环境，如果不能及时有效处理这些问题，将会给我们经济和环境方面带来重大影响。对于如何处理垃圾问题的措施目前来看，概括起来主要有两大方向，一个从生产方面入手，比如鼓励生产使用如遇潮湿可很快溶化的塑料袋或是容易降解的外包装;另一-个就是废物回收处理，而将垃圾进行分类回收就是其中一种有效的办法。随着人们对环境保护的重视程度提高，在一些大城市已经开始要求人们严格分类垃圾种类进行回收，但这始终不能解决根本问题。人们将目光放在垃圾桶的“变革”上，既然传统垃圾桶将要被淘汰，那么就会有新的垃圾桶拉接替它。这种新型垃圾桶必然会更加人性化方便人们使用，如今已是科技时代，科技用来造福人类，那么将科学技术与垃圾桶结合是否能改变垃圾桶现状呢？智能垃圾桶就是最终的产品结果。
智能垃圾桶顾名思义主要体现在智能上，传统垃圾桶需要靠人力进行的垃圾分类它肯定能做到自动分类，先进的垃圾管理系统这只是其科技产品的一个缩影，其他的功能在每个不同的智能垃圾桶上有不同的体现。但所有的垃圾桶最终目的都是为了更方便人们回收处理垃圾，如今中国垃圾的处理要求尽量做到减量化，资源化，无害化，而垃圾的处理分类也是城市使用的智能垃圾桶基本功能，而这一环节上我认为国家的研究还处于初级阶段，主要困难是研发投资与难度较大。所以目前实用的智能垃圾桶还是语音功能和清洁功能的结合，严格来说算是“伪”智能，考虑到目前市场上还没有大规模生产，在调查几家使用者的体验后发现大多垃圾桶是存在寿命问题。智能垃圾桶因为是智能电器产品所以它有内部故障的风险，所以它的寿命不如一般的垃圾桶使用时间久，这也是我们需要注意的一个问题。这是目前智能垃圾桶的背景，虽然还在初级阶段，但是我相信在不久的将来人工智能技术会有很大的突破和完善，真正的智能垃圾桶也会出现，为我们回收资源提供更好的助力。发展人工智能技术任重道远，这需要我们不断努力，早日完成这项技术造福社会。
垃圾桶作为人们日常生活中必不可少的使用品，尤其是在当今的家庭用品中，酒店，饭店和餐馆也是必不可少的。随着环境保护意识和美学标准的普遍提高，垃圾桶的类型和种类也在不断地改进。我在网上收集关于垃圾桶在各行业中的市场资料时发现，在酒店的热门产品中垃圾桶处于首位。可以看出在垃圾桶这个产品市场一直有前景，虽然现在市场里比的是谁的垃圾桶更美观，更方便实用，但是在将来我相信会变成更智能，更大众化。智能垃圾桶，在追求高质量的生活服务中，非常适合人们的要求。
智能垃圾桶更符合人们的需求，在一定程度上方便了现在的垃圾回收问题，所以人们相对于传统垃圾桶更喜欢使用智能垃圾桶。自主创新的设计方案操作简便，可以满足大多数当代人的生活需求。对于目前垃圾桶的现状和缺点，本文的设计是一种垃圾桶，其具有基于52单片机设计的智能控制系统。主要目的是能够有堆满垃圾桶的语音提示，全自动开关盖以及及时喷洒消毒剂，人工语音提示清除垃圾等功能。它不仅解决了传统垃圾桶的缺点，而且极大地促进了生活垃圾在日常生活中的处理。在业界上非常前途！同时，在本设计过程中我也认识到了目前的智能垃圾桶也存在问题。比如使用寿命短，价格有点昂贵，时间长了自动感应不灵敏。我收集了一些人对智能垃圾桶的看法，其中大部分表示不看好，少部分人愿意买一个试试但并不会长期永久使用代替一般的垃圾桶，因为他们看来现在的智能垃圾桶就像一个“玩具”，充其量是伪智能，还远远算不上真正的智能产品。产生这些问题的原因还是我国目前人工智能技术还处于初级阶段的状况，还不能做到投入使用的阶段，但现在智能垃圾桶的设计方案就是未来的雏形，在将来也会出现更智能实用的垃圾桶。
本次设计的智能垃圾桶与其他智能垃圾桶有不同之处，首先本次设计的垃圾桶并没有人体自动感应功能，不能做到人体靠近时会自动打开垃圾桶，但有相应的触碰感应模块，也有按键按钮来控制垃圾桶打开，人体离开后垃圾桶会自动关闭。然后就是本文中的智能垃圾桶特有的自动消毒功能，这点其他智能垃圾桶很少具备或者是其他功能消毒，所以这种垃圾桶安全卫生无异味，在目前来看还算比较符合人们的使用需求。缺点就是价格比目前市场上发行的智能垃圾桶稍微昂贵一些，做不到批量生产。但这只是智能垃圾桶的基本雏形，在未来我相信人们一定会制造出适合人们使用的真正智能垃圾桶。
1.2国内外发展现状
如今社会，电子智能产品已经在各个家庭随处可见，开始和人们生活接轨，而智能垃圾桶也毫不例外。传统垃圾桶由于安全卫生方便问题广受诟病，已经不再满足现代人们的需求，而更方便的智能垃圾桶逐渐进入人们的家里代替传统垃圾桶，不论国内外近几年都在发展研究这一项目，也取得了一些成就。
普通家用垃圾桶，这种垃圾桶大多为普通塑料筐制成，生产成本低，价格亲民，购买也比较方便，一般居民习惯使用这种垃圾桶。但它也有很多缺点，首先他没有盖子，这导致垃圾放置久了会发臭，在夏天会招惹蚊虫，影响个人生活环境，其次这种垃圾桶就是单一的容器，不能做到垃圾分类放置，我们作为发展中的文明社会，这种垃圾回收方式是不合理的，不利于保护环境和垃圾回收，所以这种家用垃圾桶已经逐渐被淘汰。
踩踏式垃圾桶，这种垃圾桶可以看做家用垃圾桶的升级版，针对垃圾散发异味而添加了桶盖，由于桶盖的存在使得扔垃圾需要开盖不方便，所以又加了踩踏板来开关垃圾桶。这种方式很好的解决了传统垃圾桶弊端，但是也存在其缺点，那就是人力踩踏的同时很容易对垃圾桶造成损坏，这种垃圾桶维修不方便，收到损坏基本等于报废，使用寿命远不如传统垃圾桶，其价格也比前者贵，人们虽然可以使用踩踏式垃圾桶但不会长时间使用，过一段时间还是会选择传统垃圾桶，所以踩踏式垃圾桶没有做到代替传统垃圾桶。
智能垃圾桶，这是本次设计的主题，也是未来符合市场需求的人工智能产品。
跟据我所收集到的资料来看，在国内目前智能垃圾桶的最理想状态就是同时存在语音和清洁功能。语音就是语音播报功能，这在很多智能手机上已经见惯不怪，在垃圾桶上语音交互也完全可以做到。另一个就是清洁。智能垃圾桶不但负责垃圾回收，还能保持环境的清洁。现在，可以将热销的扫地机器人与垃圾桶结合使用。毕竟，两者在清洁过程中会相互影响，因此不需要独立。目前国内市场已经出现了不少的智能垃圾桶，但多数人并不看好这一前景，因为我国目前在人工智能领域方面处于初级阶段，目前上市的智能垃圾桶智能算“伪智能”，还远远达不到真正的智能要求。
国外的垃圾桶目前分为三种类型，分别为：
①垃圾桶的可伸缩性，即可以根据需要在一定范围内调整垃圾桶的大小和体积，以便于携带。
②厨房垃圾防止异味逸出，垃圾桶用密封圈密封，也可以利用低温保存，但同时也会产生大量的电能消耗。
③垃圾的回收分类，人工智能的垃圾分类是一项高度技术性的课题。如今，还没有任何机器能够仅靠程序而不依靠人力来完成垃圾分类和回收工作。而且，家用垃圾桶的容量很小，也不需要进行垃圾收集和分类。
1.3系统方案设计
1.3.1设计要求
本次设计的目的是制造一个简单方便，经济实用的智能垃圾桶，为了实现这一要求，在设计的时候需要遵循以下几条规则：
- 低功耗
今天的社会已经是节约环保型社会，节能成为人们生产和使用家用电器的一个标准，为了符合这一特点，本次设计在不影响正常功能使用的基础上尽量减少功耗，从器件上优化选择。
- 低成本
智能垃圾桶虽然带有智能二字，听起来高大上，但本质还是垃圾桶，属于每个人生活中离不开的用品，所以价格必须要做到亲民才能量产化，更多的人愿意选择使用。在设计中尽量选择的器件性价比较高。
- 可靠使用性
智能垃圾桶的设计不光要在外形上简洁明了，在实用性上也要做到可靠。越人性化越好，本次设计的智能垃圾桶在功能上都是满足人们的需求，不会出现无意义的功能选项。
1.3.2设计思想
本次的智能垃圾桶整体是由红外对管模块、LCD1602显示模块、语音输出模块、电动驱动模块，继电器模块等连接起来组成的设计，单片机是核心，所有的系统模块完成准备后开始调试，根据自己所学的知识和技能，深入了解系统原理和芯片的控制功能入手，然后确定系统结构框架和软件流程图，完成本次设计。
本次设计主要目的是关于智能垃圾桶系统的程序设计，硬件系统设计，软件系统设计以及最后软硬件联合调试。 此设计内容可以分为三个部分：
（1）第一部分是硬件系统的设计，主要包括方案拟定，选择器件等。 具体的硬件电路包括晶体振荡器电路，电源电路，电力驱动电路，语音电路以及单片机的最小系统设计。电路仿真调试完成后，实物焊接然后完成测试。
（2）第二部分是软件系统设计，软件部分用C语言进行编程，合理利用了C语言的优点，贯彻模块仿真设计的理念，最后调试完成后分析结果是否满足设计需求，得出结论。
（3）第三部分是软、硬件系统进行联合调试，目标是协调好硬件与软件之间的关系，完成最终目的。
