智能垃圾桶系统的设计(47页).doc

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1、-第 42 页-智能垃圾桶系统的设计摘 要本篇文章针对目前我国国内目前垃圾箱发展缺陷设计了一种智能垃圾箱，这种垃圾箱的控制系统是基于STC89C52RC的。这种以单片机、RPR220光电传感器和超声波传感器为核心控制系统主要是由电机驱动模块、语音报警模块、光电感应模块、超声波测距电路等功能模块组成，并且该系统通过传感器来采集相关的距离信息后再由A/D转换让单片机发出指令，垃圾箱会在设定人与垃圾箱的距离，倘若超声波传感器检测到实际距离小于设定距离时自动翻盖。并且该控制系统会在RPR220光电检测到垃圾箱已满的情形下进行语音提示。通过理论与实践的结合，可知，本垃圾箱控制系统具有成本低、结构简单、智

2、能化、操作简洁、性能稳定等优点，一定程度上弥补了我国智能垃圾箱系统的缺陷，对进一步隔开人与垃圾并防止细菌感染人类问题提供了一个可行性途径。关键词：单片机，超声波传感器，RPR220光电传感器，垃圾箱A Project of Intelligent Bin SystemABSTRACT This article in view of the present defects at present designs a kind of intelligent bin based on STC89C52RC.The system is with the single chip processor,RPR

3、220 photoelectric sensor and ultrasonic sensors as the core control system. It consists of power circuit, sensor circuit, clock circuit and voice alarm module, etc. Using the sensor to collect distance information, then the information is controlled by A/D conversion to issue commands., causes the S

4、CM issues an instruction. If the ultrasonic sensor to detect the actual distance is less than the setting distance, dustbin lid would open automatically.The system would issue a voice message if RPR220 photoelectric detects that dustbin is chock-full. Through the combination of theory and practice,w

5、e know that this system has advantages of low cost, simple structure ,intelligent, simple operation and stable performance. In a way, it makes up defects of the intelligent bin control system in China. It is a feasible method to completely isolate people and rubbish, and prevent people from infectin

6、g with the bacteria on garbage.KEY WORDS: single chip microcomputer, Ultrasonic sensors, RPR220 photoelectric sensors, dustbin 目 录摘 要IABSTRACTII1. 绪 论11.1选题的意义11.2 研究现状及发展趋势11.2.1研究现状11.2.2发展趋势31.3课题研究的目标及内容31.3.1 研究目标31.3.2 研究内容41.4 本章小结42. 系统硬件电路52.1系统总体框架52.2单片机最小系统52.2.1 STC89C52RC单片机简介52.2.2 复位

7、电路72.2.3 晶振电路82.3 光电感应模块82.4 电机驱动模块92.5 超声波测距模块112.6 语音模块112.7 电源模块122.8 本章小结123. 系统软件设计143.1 系统程序总体流程图143.2 超声波测距模块的程序设计153.3 控制电机正反转的程序设计173.4 本章小结194. 系统调试204.1 软件调试204.2 硬件调试204.3整体调试205. 实验结果及设计总结225.1 实验结果225.2 设计总结24参考文献26致 谢28附录291. 绪 论1.1选题的意义众所周知，在日常的生活中,我们是大量垃圾的制造者，但同时，我们也深受其害。倘若我们对于垃圾不作出

8、正确的处理，任由相关负面影响滋生，那么，逐渐的垃圾所造成的危害将远远超出我们的预料。在我们现在的社会中，垃圾同样的也成为我们社会的严重问题，是我们当下社会急需解决的艰难任务。因此，到底如何正确的处理垃圾问题，阻断其与人们的直接接触并以此防止垃圾上附着的细菌危害人类健康是我们国家一直难以解决并在努力攻克的课题。“垃圾箱”作为一种隔离人类与垃圾的容器，已经伴随着人们走过了一个又一个时代，在现实生活中，它被广泛地运用在酒店用品和家居用品市场，可以说它已经是一种无法代替的物品存在于我们的生活当中。在最早，垃圾箱只是简单的“坑洞式”，而随着人类社会的不断进步与发展，垃圾箱的构造也在不断进步，到现在它的构

9、造已经变成一个独立的个体。但就现实情况来看，我们生活中的垃圾箱并没有实现彻底将人与垃圾隔离开来的效果，甚至说当我们有时在投放垃圾的过程中还可能与垃圾有“亲密接触”，特别是像在医院这样的病菌多的公共场所，更需要垃圾箱能够起到将垃圾中的病菌与人类相隔离的作用，但是实际当中医院中还是普通的半开放式垃圾箱或是手动翻盖式垃圾箱，根本不能严格意义上的达到隔离的作用，所以如何研究和发展多功能垃圾箱控制系统就显得至关重要。1.2 研究现状及发展趋势1.2.1研究现状在国外，对于垃圾箱的重要性被早早的认知，以此对于垃圾箱控制系统的设计和研究就比我国国内要早很多，因此到目前为止，世界上很多国家都已经实现了对垃圾的

10、分类回收，更有一些通常被称为太阳能垃圾箱的垃圾箱广泛地运用太阳能设备的控制系统。在2006年08月美国纽约出现最早的拥有太阳能设备控制系统的垃圾箱，这种太阳能垃圾箱因其比传统垃圾箱可多装8倍的垃圾量而被大家称为“大胃王”。1但是，“大胃王”拥有自己的学名，即太阳能压缩机，这是根据其系统具体的工作原理所起的名称，它的控制系统是运用阳光作为运作系统的能量来源，并且能够把垃圾的体积通过自动压缩处理减少到原先的八分之一，在这种的功能支撑下，这类垃圾箱就可以塞下1362升的垃圾。环卫工人的收集垃圾的次数由于“大胃王”容量大的优点被大大减少了，但有利即有弊，“大胃王”同时也存在着缺点。首先，它的造价非常高

11、，再者，在“大胃王”内部由于其系统高科技部分比重占有较大，故而损坏后很难维修。在太阳能压缩机出现之后，英国剑桥大学结合英国本土环境，并在美国对智能垃圾箱控制系统研究的基础上研发出了另一种更符合其实际需求的太阳能垃圾箱控制系统2。和“大胃王”一样，箱内垃圾会被这种垃圾箱的控制系统所压缩，但是这种压缩并不需要大量的阳光供给，由于英国所建造的这类垃圾箱控制系统的动力是从一组太阳能电池里获得，使得它只需从外界得到少量的阳光便可以满足自身机器运作。在英格兰，多雾的天气往往是家常便饭，而这样的设计使这类垃圾箱只需要少量阳光供给便能工作的工作性质恰恰满足了这样的环境要求。此外，环卫工人可以通过手机智能地了解

12、到垃圾箱的垃圾储存量问题，环卫工人可以提前设置垃圾预设范围，当手机的收到无线发射器发送的提醒清理垃圾箱的讯息时就说明箱内的垃圾超过预设的范围，这都是因为这种垃圾箱的控制系统中安设了一个无线发射器和智能传感器所做到的。并且，垃圾箱被简单的编号为1或2，这样，当收到信息时，环卫工人根据数字就知道需要前往哪只垃圾箱进行清理。而在剑桥，这种即时将信息提供给环卫工人的功能使得这类垃圾箱当地进行试验的结果令人满意。而智能垃圾箱在我国目前来说多数的3,4控制系统比较简单，表现为垃圾箱功比较单一并且基本可以分为3类：第一类智能垃圾箱是利用红外线测距技术5,6或是超声波感知是否有物体靠近，如感知到有物体靠近系统

13、将拖动电机运转，并以此使得垃圾箱有自动翻盖的功能。但是拥这类的智能垃圾箱受使用范围较小，比如办公室或是家中等私人场所，但如果是将被运用到一些公共的场所的垃圾箱，脚踏式的或是手动的这类没有任何智能控制系统的垃圾箱往往因其便捷性而受到人们的青睐，相反，多功能垃圾箱在这种环境下往往被人们认为是多此一举的。并且，这种控制I系统的智能垃圾箱在我国国内普通商场往往不会有销售，要想购买只能通过网络购买而且价格相较较高，市场较小。第二类的被称为太阳能垃圾箱如同“大胃王”一样，它的控制系统是其内部装有的太阳能装备，它的电源来源就是太阳能的转换。在我国这种太阳能垃圾箱的应用中有一款太阳能自动开盖垃圾箱，这种垃圾箱

14、曾经在第五届中国-东盟博览会高科技展厅节能减排展区展开过7，不过和第一类垃圾箱一样，这种太阳能垃圾箱比较适用于家里有阳光的地方或者户外，使得其应用范围和商业价值不高而不被广泛推广。第三类垃圾箱因其系统内部也装有太阳能设备而使其控制系统与第二类很相似，但其太阳能设备却不是为处理垃圾功能所准备的，而是只为垃圾箱外的广告灯提供电源所准备的，所以虽然具有一定的商业价值，但没有真正意义上实现垃圾箱对于垃圾处理的功能。1.2.2发展趋势人们随着社会的快速发展对环保问题和产品也越来越重视，所以对于垃圾箱的选择上只会更加地注重垃圾箱的实用性和多功能性。垃圾箱生产厂家也正是为了顺应这种需求导向型的社会发展趋势，

15、其产品也在逐渐的向着智能化和多样化方向发展，这使得多功能垃圾箱控制系统种类也在不断增加。在以上的需求与发展之下垃圾箱控制系统功能未来的发展将会更为丰富。其实结合现实发展，无论国内外垃圾箱的种类发展到了哪一种程度，都还没有研制出一种垃圾箱，能够利用其多功能垃圾箱控制系统直接将垃圾自动分类，仍然需要人类对垃圾进行分类，因此需要有一个多功能控制系统的垃圾箱进一步智能化。此外，市场上的垃圾的外观已经越来越接近环境和生活，让人们觉得垃圾箱不再是肮脏的代名词。1.3课题研究的目标及内容1.3.1 研究目标本次设计的多功能垃圾箱控制系统，是本着顺应时代发展，改善人们生活质量为目的的。通过软件控制，来实现如下

16、功能：1.垃圾箱满报警；2.检测是否物体靠近；3.垃圾箱自动翻盖并伴有提示音；4.定时自动喷洒消毒剂；1.3.2 研究内容1.设计合适的传感器信号接收与转换电路；2.设计蜂鸣报警电路；3.设计自动翻盖控制电路；4.设计自动喷洒消毒液电路；1.4 本章小结本章节主要介绍了多功能垃圾箱的研究背景，通过其在人们生活和工作中起到的作用，明确课题研究的意义，为论文打下理论基础。同时，通过对国外多功能垃圾箱的研究及目前国内外发展现状的关注，使得对我国现使用的多功能垃圾箱有了一个比较清晰的了解，确定了系统所要实现的主要研究内容和设计优点，为后续工作的进行做足了准备。2. 系统硬件电路2.1系统总体框架剂垃圾

17、箱的自动翻盖、定时喷洒消毒等功能是本次的实际中其控制系统所要主要实现的功能。垃圾箱和垃圾间的隔离、垃圾投放的简易度以及隔离垃圾细菌等功能都将在以上这些功能实现的情况下被实现。设计使用STC89C52RC单片机为核心元件。图2-1 为系统整体框图。图2-1 系统整体框图2.2单片机最小系统2.2.1 STC89C52RC单片机简介如图2-2为STC89C51单片机的管脚图。图2-2 STC89C52RC管脚图STC89C52RC单片机在本次设计主要被采用10，它具有内部RAM-128字节;全双工串行通信口1个；16位定时器2个；Flash闪速存储4K字节；可编程I/O口线32个；时钟电路以及计数

18、器片内振荡器；5向量两级中断结构1个。本系统的中央处理器CPU将会在该控制系统处于空闲模式下时停止工作，但此时并不是所有部件都停止工作，如随机存储器RAM、串行通信口定时/计数器和中断系统是被允许继续工作的。而当控制系统处于掉电的状态下，其振荡器将被停止工作，其他的所有部件也会被禁止工作，直至下一个硬件复位，但是随机存储器RAM里面的内容将会被保存。STC89C52RC引脚功能简介：P0口：因其只有该口能直接用于对外部存储器的读/写操作，故而通称为数据总线口，是三态双向口。此外，外部存储器的低8位地图1址也可以利用P0口输出。其外部因其是分时输出而须加锁存器对于这个地址数据进行地址锁存,采用A

19、LE信号。 P1口：8位准双向I/O口线。I/O口专门供用户使用。 P2口：8位准双向I/O口线。在访问外部程序存储器和16位地址的外部数据存储器时，P2送出高8位地址；在访问8位地址的外部数据存储器时，P2口引脚上的内容在整个访问期间不会改变；在对FlashROM编程和程序校验期间，P2也接收高位地址和一些控制信号。P3口：8位准双向I/O口线。对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口位拉倒高电位，这时可用做输入口。在对FlashROM编程和程序校验时，P3还接收一些控制信号。此外，P3口还有其他一些复用功能，如下表2-1所示。表2-1 P3口替代功能引脚替代功能说明P3.0RXD串行数据输

20、入P3.1TXD串行数据输出P3.2INT0外部中断0输入P3.3INT1外部中断1输入P3.4T0定时器0外部计数输入P3.5T1定时器1外部计数输入P3.6WR外部RAM写选通输出P3.7RD外部RAM读选通输出2.2.2 复位电路在单片机开始启动时需复位。常见的复位方式有2种：手动复位和上电复位。本次设计的系统是使用了上电复位的方式。复位电路图如图2-3所示。图2-3复位电路图如图所示，将电容器添加到RST侧的一个短信号，由于瞬时电容器的功率充电电流最大，所以电容相当于短路，也就是说，RST关断一个高信号。 电容两端的电压一旦达到与电源Vcc相同的电压值时，电流对电容的电荷减小到零，即停

21、止对电容充电，电容相当于打开，RST端为低电平，程序可以正常运行。2.2.3 晶振电路本次设计采用的是给系统提供基本的时钟信号的晶振电路来实现同步的。晶振电路如图2-4所示。图2-4晶振电路如图，在本次的设计中，20uF的12MH晶振1个和负载电容2个共同构成本次的晶振电路，其两端为XTAL1端口和XTAL2端口，主要被用来连接单片机。晶振电路的重要组成部分是晶振，其作用是为系统频率提供依据。 晶振频率受单片机运行速度的影响，一般情况下晶振频率随之变得越来越高。如图2-4中C2和C3成为负载电容。要使C2和C3特性和大小相同，20pF至30pF的电容一般会被采用，而在本设计中选择的是20pF。

22、选择晶振的范围通常在1.2MHz-12MHz之内。本系统采用的12MHZ的晶振是在STC89C52RC单片机实际正常的运作情况下运用电路分析、模电等理论计算出来的。为了减少寄生电容、稳定振荡，晶振电路和单片机在最后硬件焊接的过程中会靠近安装。2.3 光电感应模块在有效范围内，光电传感器会检测到有无物体，并且将检测到的信息再传给单片机，如图2-5所示。图2-5光电感应模块电路该传感器包含三个互惠的RPR220传感器电路。 11。 RPR220的4脚连接到LM393的正极。 LM393的负输入连接到滑动变阻器。当RPR220检测到光注入时，LM393正输入电压为0.因此LM393负输入电压大于正输

23、入，单片机执行程序。相反，当没有检测到光线射入时，不执行程序。RPR220是集成反射式光电探测器。RPR220塑料镜片使这些传感器具有较高的灵敏度，而其内置的可见光滤光片也可以减少离散光对测量的影响。2.4 电机驱动模块步进机12是一个开环控制元件，将电脉冲信号转换为竖向位移或行位移。在步进电机正常工作的情况下，电机的转速仅与电机的脉冲信号的频率和脉冲数有关，电机转动后会发生转角。由于步进电机的步进角度与脉冲信号呈线性关系，而且具有优异的瞬时启动和快速停止特性，因此只需要改变脉冲的顺序即可改变旋转方向。旋转方向广泛应用于速度控制领域。步进电机正常运行只能使用脉冲信号作为驱动信号。无脉冲信号，步

24、进电机不工作，已处于静止状态;如果电机遵循一定的操作角度，则必须给步进电机一个合适的脉冲信号，电机的运行速度和脉冲频率。电机驱动电路如图2-6所示。图2-6电机驱动电路图电机驱动器的设计是ULN2003 13芯片。ULN2003高压，可以与高负载电流并联运行，而且在关断50V电压的同时，其电流大，吸收电流可达500mA。ULN2003芯片和电路之间的接口比较简单，只有ULN2003芯片是4,5,6,7引脚，而微控制器P2.3，P2.2，P2.1，P2.0端口连接为微型和电机 驱动器分别连接到步进电机的1,2,3和4，以控制步进电机的正向和反向。 步进电机的5针连接连接到电源输入和8针接地线UL

25、N2003的输入端驱动端口为P2.0(A)，P2.1(B)，P2.2(C)，P2.3(D)。控制步进电机正转次序：AB组BC组CD组DA组；反转次序：AB组-AD组-CD组-CB组，脉冲正向旋转5.625度。其中高电平持续时间越长，占空比越大，电机PMW的速度越高。2.5 超声波测距模块超声波测距14,15环境要求不高，因为雨天和雾天的穿透力很强，正常工作。 所以超声波电路的设计使用了HC-SR04超声波测距模块。超声距离测量模块的工作原理是：使用单片机I / O端口触发范围，即当微控制器向超声波模块TRIG的输入端发送10us高脉冲时，微控制器内部定时器清零 。 当输出端子ECHO为高电平时

26、，当输出端子ECHO变低时，定时器开始工作，定时器停止工作，读取定时器T0时间，计算距离超声波距离测量模块电路图的距离，如图2-7所示 。图2-7超声波测距模块电路图2.6 语音模块语音模块使用WT588D 16语音模块。WT588D不但能做FLASH单片机，另外还能当作普通的语音芯片作为从片发声。更重要的是，在完全不改变管脚的情况下，可以掩膜样品，价格也就少了一半。WT588D语音芯片是强大的可重复擦除写入的语音单片机芯片。串口控制模式可以控制语音播放，停止，循环和音量大小，或直接触发0219任意语音的地址，发送速度为600us2000us；可以控制语音播放，停止，回路和音量，或直接触发02

27、19任何语音地址，三线串口控制I/ O端口扩展输出可扩展输出8位，在两种模式下切换，允许最后一个状态的最后一个模式保持下一个模式。语音音模块的电路图如图2-8所示。图2-8语音模块电路图2.7 电源模块稳定电压是一个平衡值，高了可能损坏电路或者电路起保护；低了电路不能正常工作，因此需要稳压电路来保证电路正常工作。稳压电路如图2-9所示。图2-9稳压电路电源模块主要用了芯片L7805CV 17。外部电源连接后9V电压从1脚进入稳压器，从3脚输出5V电压。 L7805CV还特别适用于过载情况，因为它具有内部电流限制和热关断特性。无需外接元件；内部热过载保护；输出电流可以达到100mA；内部短路电流

28、限制就是L7805CV的四大特点。2.8 本章小结本章节是对多功能垃圾箱的控制系统的各个模块的硬件设计，结合自身所学的基础知识和实践操作，对本次设计的硬件电路提出较为明确的要求和实施的流程，查阅各种相关文献资料，逐步构建出各个模块的框架结构，最后作出原理图。一个硬件模块设计的成功与否并不是只体现在各个模块的功能是否分别实现了，而是要看各个模块是否能够搭配起来一起实现硬件的整体功能。经过了硬件的设计，对本次设计的总体框架和流程目的更加清晰明确，为接下来软件设计的顺利进行打下一定的基础。3. 系统软件设计3.1 系统程序总体流程图通电时，系统程序将首先初始化每个模块。 为了使超声波模块能够正常测距

29、，设置了200ms的延迟。定时器开始计数，如果时间已过，系统开始喷洒消毒剂。 同时，超声波测量模块和光电传感器模块开始工作。 如果超声波测量模块检测到人与料斗之间的距离小于80厘米的距离，则步进电机运行并附有语音广播“垃圾放置请分类”，电机反转后延迟3秒。 如果光电传感器模块感测到物体，则会语音传递消息“1号垃圾箱已满”或者“2号垃圾箱已满”。系统程序总体流程图如图3-1所示。图3-1系统程序总体流程图3.2 超声波测距模块的程序设计超声波距离测量模块除了检测物体是否接近的能力外，还可以在一定范围内测量物体附近及其距离。 当微控制器向超声波模块TRIG的输入端发送10秒的高脉冲时，微控制器内部

30、定时器被清零。 超声波传感器的工作原理如图3-2所示。图3-2超声波测距子程序流程图本系统超声波测距子程序如下：void send_wave() c_send = 1; /10us的高电平触发 delay();c_send = 0; TH0 = 0; /给定时器0清零TL0 = 0;TR0 = 0; /关定时器0定时flag_hc_value = 0;while(!c_recive); /当c_recive为零时等待TR0=1;while(c_recive) /当c_recive为1计数并等待flag_time0 = TH0 * 256 + TL0;if(flag_hc_value 1) |

31、(flag_time0 65000) /当超声波超过测量范围时，显示3个888TR0 = 0; flag_csb_juli = 2; distance = 888; flag_hc_value = 0; break ;else flag_csb_juli = 1;if(flag_csb_juli = 1)TR0=0; /关定时器0定时distance = TH0; /读出定时器0的时间distance = distance * 256 + TL0;distance +=( flag_hc_value * 65536);/ 单位是：ms 超声波测距的时间 distance *= 0.017; /

32、 0.017 = 340M / 2 = 170M = 0.017M 算出来是米if(distance 350) /距离 = 速度 * 时间distance = 888; /如果大于3.8m就超出超声波的量程 3.3 控制电机正反转的程序设计控制电机正在扭转这部分自动翻盖的设计。 系统开始工作后，要确定电机是否需要向前转，必要时要将AB，BC，CD，DA电源实现正转，延时3m电机正转之后正转反转，即为AB ，AD，CD，CB 充电。如图3-3所示。图3-3电机驱动子程序流程图本系统的电机驱动子程序如下：void delay_uint(uint q)while(q-);void bujindj()

33、 /步进电机函数if(flag_z_f != 0)if(flag_z_f = 1) /开bjdj_value +;if(bjdj_value = 127)flag_z_f = 0;P2 = P2 & 0xf0;/让4个IO口都不输出if(flag_z_f = 2) /关if(bjdj_value = 1)flag_z_f = 0;bjdj_value = 1;P2 = P2 & 0xf0;/让4个IO口都不输出 bjdj_value -;for(i=0;i4;i+) /4相if(flag_z_f = 2) /关P2=zhengi; /else if(flag_z_f = 1)/开P2=fani

34、; /delay_uint(700); /改变这个参数可以调整电机转速3.4 本章小结主程序总体流程的设计是软件编程的最主要组成部分，它以流程框架的形式，从某种意义上说，它决定了软件系统的质量与性能，使编程者对整个软件的编写条理更加清晰。同时剖析主程序，对各个子程序进行必要的文字说明和阐述，在脑海中形成清晰的编译思路。本章通过对软件系统的分析，化整为零，在一定程度上，降低了软件编程的难度，同时也提高了我完成此次系统设计的信心。4. 系统调试软件和硬件设计完成之后，就要进行的最后一步工作-对系统的整体进行调试。制作硬件时可能留有的故障和系统里面软件编制的错误只有通过调试才能得以排除和更正,任何一

35、个系统只有在经过了较为全面的调试之后才能算是真正的完成。4.1 软件调试系统软件是担当整个系统中各个独立硬件的管理，使得它们能够协调工作，即系统究竟实现什么功能是由软件来决定的，所以软件调试就变得尤为重要。本次软件设计所用的语言是C语言18，由于设计的系统涉及到几个部分，为了避免编程混乱产生偏差，我采用分模编写程序。按照各个模块所要实现的功能分别来编写，确定正确后再将几部分组合起来，开始整体编写。即使这样，调试的时候也出现了以下的问题：（1）发现程序会在进入Keil的调试环境以后报错。程序报错是常见的问题，一般都会在错误位置有提示。在进入Keil调试环境以后，发现“distance = TH0

36、;”系统显示有错，可是反复检查后觉得语句并没有错误，后来才知道是因为标点没有在全英文环境下输入。解决方法：编辑的时候尽量在同一种语言状态下，一些中文的注解可以先用拼音代替，或者在写完一个整体模块程序后，再切换语言模式，这样就能够避免犯错。（2）编译时出现数字、字母的混淆。由于因为打字速度快很容易按错键，因此在编写程序时，最常见的是混淆字母是“O”和数字“0”。它们俩因为外形很相似，所以在快速打字的时候就很容易打错，而这个问题又是用肉眼很难发现的错误，只有当调试环境中程序报错之后才可以进行修改。这也是在本次程序编写过程中总是遇到的一个问题。4.2 硬件调试硬件的调试工作主要就是检查其线路板看看有

37、没有有无断线、错线或者是短路的地方，还有就是接电源端和接地端有没有弄错，电路板里所使用芯片和元器件有无损坏，最后在对各个主要部分分别进行调试先用电流表对其各个原件两端进行测试，若有电流通过则电路正常，之后在以单元电路为单位进行调试。4.3整体调试整合调试要在当系统软件和硬件均正常后进行。使用Keil软件虽然说可以仿真，但毕竟不是真实的环境，只有把软件程序烧入到单片机中，上电，检测功能，看是否达到所预期的效果才是最真实的检测调试。因为一些硬件测试需要在软件下才会更好的发现问题，软件的测试也需要硬件的配合才能更好的完善。 各单元模块电路能独立工作正常，整合调试的时候并不代表就能实现整体功能，要针对

38、其中出现的问题，完善调试。所以我采取的方式是功能模块逐个整合，虽然所花费的时间和精力会比较久一点，但是认真仔细地对待，实现最后的功能目标才是最重要的，所以我觉得为了保险起见也是值得的。我在整合调试的时候，因为一开始没有计算好电机的转速和电机转动的时间，所以在这方面出现了一些小问题，在经过核对电路图、确保电路图的可行性后，我开始反复计算和调整参数大小，经过数次的试验，终于这个问题解决了。5. 实验结果及设计总结5.1 实验结果模拟实验要在系统整体调试完成后进行。本次实验是将物体放在距离超声波传感器80cm以内来模拟人需要投放垃圾的场景，将物体挡在RPR220光电传感器前来模拟垃圾箱放满的情况。将

39、系统接上9V电源后，系统工作指示灯亮，将超声波传感器感应到物体距离垃圾箱少于80cm时，电机正转90度表示垃圾箱自动翻盖，并且伴有语音提示：垃圾放置请分类，3秒后电机反转。垃圾箱翻盖模拟实验图如图5-1所示。图5-1垃圾箱翻盖模拟实验图本系统有2个光电传感器RPR220，当用物体挡住1号和2号光电传感器RPR220时，它们各自的垃圾箱满的提示灯亮，语音模块工作指示灯也亮，并伴有1号垃圾箱已满和2号垃圾箱已满的提示音。代替定时喷洒消毒剂的指示灯1分钟亮1次。断电后系统工作指示灯灭。模拟实验图如图5-2和5-3所示。图5-2模拟实验图1图5-3模拟实验图2系统中还有会定时发光的发光二极管，模拟定时

40、喷洒消毒剂。如模拟实验图5-4所示。图5-4模拟实验图35.2 设计总结在本次设计中，此次设计的多功能垃圾箱控制系统主要使垃圾箱具有了箱满自动报警、自动翻盖的功能。多功能垃圾箱控制系统在当今这个人人都提倡绿色环保的时代，它初步地对人与垃圾进行了隔离从而减少了人感染上病菌的几率，这些功能都顺应了社会的大趋势。国内生产的智能垃圾箱的种类普遍没有国外的丰富而且功能多，都是因为国外对垃圾箱的设计和研究比较早。所以发展至今，许多国家已经实现了对垃圾的分类回收，甚至其中有些国家太阳能垃圾箱已经被广泛地运用了19。多功能垃圾箱在我国国内虽然就目前来说还没有被大众熟悉，大众更是对于这类垃圾箱普遍持着可有可无的

41、态度，这就导致其市场较小，表现在一般的商厦和普通家庭并不会主动去购买，这样就使得多功能垃圾箱行业在我们国内没法获得资金和技术支持，并使其始终无法快速地发展。但是国人的环保意识随着我国社会的快速发展而在不断提高中，因此多功能垃圾箱20也将会逐渐走入人们的日常生活，成为人们的帮手。本次设计是在查阅网上资源和相关的书籍，了解了国内外多功能垃圾箱控制系统的研究现状对其有了一定认识的基础上，通过比较国内外同类产品，获得了有用的信息，最后确定适合系统的合理设计方案。并对系统的整体设计和各个组成部分进行了比较详细的分析和设计，得出本次设计语音报警模块、电机驱动模块、超声波测距电路、光电感应模块四个部分组成了

42、多功能垃圾箱控制系统。当然，本次设计的多功能垃圾箱控制系统还有很多的不足。虽然是希望做一个完全环保无污染的垃圾箱控制系统，但还是没能够完全做到绿色环保，因为考虑到系统会被更多地用于一个室内的环境中，所以采用了直接接入电源这样的给系统供电方式，并没有运用太阳能这样的绿色能源。本次所设计的多功能垃圾箱控制系统还只是智能垃圾箱21类别中一个很初步的设计，还可以在次基础上添加很多的功能。经过功能的添加，比如对垃圾的自动打包，对散落垃圾的自动拾取，甚至是对垃圾的自动分类22，这些都将是以后可以实现。由于自己知识水平有限，而且动手能力和软件编程能力还有所欠缺，本论文中存在这诸多的不做之处。在今后的学习过程

43、中，会继续深入学习，做到学以致用，学用结合。参考文献1 伊怀杰.太阳能垃圾箱亮相纽约街头J. 广西城镇建设,2005(10):91-91.2 戴蒙.英国试验太阳能压缩式垃圾桶J. 环卫科技网,2011(03):6-7.3 张海宁,郑世帅,孙龙鹤.无线环保与火警监测智能垃圾箱J. 科技创新与应用,2013(11):27-28.4 蒋晶,李琴.环保垃圾箱J.科技展望,2006 (04):22-22.5 Felip Gracia, Jordi Llorens. Emilio Gil Performance of an Ultrasonic Ranging Sensor in Apple Tree C

44、anopiesJ.Sensors 2011(03):2460-2477.6 Queiros, R. ;Correa Alegria,F. Silva Girao. Cross-Correlation and Sine-Fitting Techniques for High-Resolution Ultrasonic RangingJ. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement 2010(12):3227-3236.7李伟国.网记看两会:太阳能垃圾桶盖子可自动开关 8 郭爱民.多功能垃圾箱J. 中小企业科技,2006 (05):52

45、-53.9 汤俊良,黄国清.智能垃圾箱J. 无线电杂志,2004(11):12-14.10 张毅刚,彭喜元.单片机原理与应用设计M.电子工业出版社,2008.11 国胜,陆明,常天庆.基于光电传感器电路的迷宫机器人设计J. 单片机与嵌入式系统应用,2011(01):65-6712 Mohanty Kant Nalin;Muthu Ranganath.Microcontroller based PWM controlled four switch three phase I nverter fed induction motor driveJ. Serbian Journal of Electrical Engineering 2010(02):195-204.13 郑振杰,江衍煊,游德智. 单片机结合ULN2003驱动步进电机J.电机技术,2010(06):44-4614 孔明,侯蕊,赵军.基于FPGA的超声波测距系统J.仪表技术与传感器,2013(06):78-83.15 郑晖,林树青.超声检测M.中国劳动社会保障出版社,2008.16 王春武