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作者：重庆科创职业学院 杜兴杰 郭庆 刘影

指导教师：陈帅华

　　作品简介

　　一、开发背景

　　随着经济的繁荣，消费的激增，事物的更替速度变快，垃圾的产量越来越大，我们就会经常不可避免地和这样一类毫不起眼而又不可缺的物品打着交道——它们就是垃圾桶。每个人都是垃圾的制造者，每个人又是垃圾的受害者，垃圾吞噬资源和污染环境的后果不仅要由我们自己，还要由我们的子孙来接受。所以我们必须处理好垃圾。传统的垃圾处理方式是工人每天拉着车对每个垃圾桶进行清理，然而有些垃圾桶不一定有垃圾。这样给工人带来不必要的麻烦。造成了人力资源的浪费，为此我们设计了一款新型带监测的智能垃圾桶。

　　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感应垃圾桶产品。它能够在人的手或物体接近投物口约15 cm时，垃圾桶自动开关盖.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。对于这种垃圾桶功能单一，我们的智能垃圾桶在这方面取得了突破，采用上位机监测系统，可以直接在电脑上监测各垃圾桶的状态，和地理位置，可方便工人快速定位清理垃圾，提高了工作效率。

　　二、智能垃圾桶的结构

　　智能垃圾桶主要由硬件和软件构成。硬件部分由步进电动机、超声波模块、红外检测模块、无线传输模块构成。软件部分通过C语言和VB语言来实现。

　　三、功能与说明

　　1、功能

　　(1)如果有人要扔垃圾，手进入红外感应区盖门打开，手离开盖门关闭;

　　(2)准确、实时检测桶装容量，并将检测信息传送给监控中心，以待清理。

　　2、使用说明

　　首次使用需配置垃圾桶参数和读取短地址，首先插上串口线在计算机设备管理里面找到串行端口号。打开配置软件，按垃圾桶功能键3下辅助键1下进入配置模式，点击链接模块，设置参数和读取短地址如图1-1。

　　打开上位机进入登陆界面如图1-2，输入初始用户名“11”和密码“111”，进入后用户可修改用户名和密码;进入主窗体如图1-3，在基本信息菜单中，点击垃圾桶状态查看进入垃圾桶信息窗体输入垃圾桶地址和垃圾桶位置如图1-4，按垃圾桶功能键1次退出配置模式。插上无线接收端。在设备管理里找到串口端号，在垃圾桶信息窗体里输入串口号点击打开，现在就可以监视垃圾桶状态了，在每次清理垃圾时只需在基本信息菜单下点击垃圾情况表，在垃圾情况表里就可看到每个垃圾桶的信息，方便工作人员快速定位清理。

　　若需要添加用户时，点击用菜单里的户管理->用户设置，进入用户添加窗体点击添加输入用户名和密码。

　　平台选型说明

　　本作品分为发送端和接收端，分别选用STC15F2K61S2芯片作为接收端和STC89C52芯片作为发送端。

　　发送端：

　　STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器，价格便宜性能稳定等优点。我们把它用在垃圾桶上，用于驱动步进电机，监测垃圾状态，传输垃圾桶容量数据等工作。

　　接收端：

　　STC15F2K61S2芯片具工作频率可达35MHZ处理比其他单片机速度快，内置2K字节的大容量RAM具有两个串行端口，无需外接晶振和复位电路，使外部电路更简单等优点。我们用它作为无线接收终端控制芯片，主要负责从zigbee网络获取各垃圾桶数据经过处理后送入电脑上位机，在此处理中需要两个串口不停的监视无线网络数据和转发处理的垃圾桶数据到上位机，需要处理大量的数据。

　　设计说明

　　一、原理图

　　1、垃圾桶原理图

　　2、接收端原理图

　　二、设计原理

　　1、垃圾桶监测系统结构方框图

　　2、垃圾桶结构方框图

　　智能垃圾桶利用红外感应原理来检测是否有人要扔垃圾。红外传感模块将检测到的信息传给单片机，经其处理后，将处理信息传送给步进电机，控制步进电机作出相应打开或关闭桶盖的动作。当桶盖关掉后，超声波模块开始工作并将检测数据发送给控制器，控制器计算出桶装垃圾量并作相应处理(如果检测的数据信息与上一次的数据信息没有变化，则表明桶内的垃圾量没有变化。就不要将垃圾桶内的垃圾量的信息再次传输给监控中心，这样降低耗能，体现绿色环保社会要求。如果垃圾有比较大的变化时就需要将信息变化情况通过串口送入上位机，再通过无线传输网将垃圾桶的信息传送给监控中心)。

　　三、设计方案：

　　(1)智能垃圾桶采用红外感应自动开关盖，在没有投入垃圾时盖关闭，能有效地减少垃圾桶内细菌和异味的外泄，改善了环境，保护了人的健康。

　　(2)垃圾桶除了可以自动开关盖，也可以手动开关盖，同时采用了指示灯，指示垃圾桶运行状态，给使用者提供了直观的信息。

　　(3)在上位机上，能具体观察垃圾桶编号和地理位置，通过ZIGBEE网络实现上位机对垃圾桶实时监控。智能垃圾桶在桶内无垃圾时上位机显示垃圾桶状态值为100%，当垃圾桶装入垃圾时，容量监测模块会对垃圾桶剩余容量进行监测。如果容量发生改变，则上位机上显示的垃圾桶状态值发生改变。

　　(4)为了方便清理人员快速了解各垃圾桶状态，我们采用了报表和自动排序，及时、准确的显示各垃圾桶信息。

　　作品特色

　　本作品是以STC单片机为核心，实现了垃圾桶的感应自动开盖和延时关盖，当检测垃圾桶内部垃圾容量变化时，就发出无线信号给主机，主机把数据传送给上位机，并显示出相应的信息。该系统使工作人员对分散在各个地方的垃圾桶的管理更加方便，大大提高了工作效率。

　　一、先进性

　　(1) 感应开关桶盖，密封效果好，减少臭味外散;

　　(2) 无线模块实时向上位机传递桶装信息，方便及时清理;

　　(3) 各垃圾桶地理位置均记录在上位机内，方便寻找，提高工作效率;

　　(4) 发送和显示信息，用数据说话，一目了然。

　　二、创新性

　　(1) 变手动为自动，安全且卫生;

　　(2) 首次以数据信息显示桶装容量，可高效的掌握桶装动态;

　　(3) 控制中心直接掌握桶装信息，方便人员分配。

　　三、实用性

　　本产品无论从健康卫生，还是从效率结构以及环保方面都优于市场同类产品。具有性能可靠、使用寿命长、低耗能、使用方便、清理快速、减少人力、高环保等优点。是大型办公楼、学校、街道、医院等使用的理想选择，市场前景广阔。