智能垃圾桶设计方案样本.docx

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智能垃圾桶设计方案样本

一、摘要……………………………………………………3

二、作品简介………………………………………………4

三、工作原理………………………………………………4

四、作品功能、特色………………………………………8

五、作品构造………………………………………………9

（一）硬件某些………………………………………9

（二）软件某些………………………………………

一、摘要

垃圾桶作为人类生活中必须品，随着着人类走过了每一种时代。

随着生活水平提高，人们对生活品质更为关注，智能垃圾桶应运而生。

本作品重要由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构成，是集机、光、音、电于一体科技新产品。

作品通过信号检测电路模块检测到探测范畴内有人进入或者其她检测信号时，通过芯片控制中心模块分析解决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语音，在增添氛围同步也提示人们要保护环境。

若在设定期间内无人进入探测范畴内或探测范畴内无信号触发时，开始启用HT46F49E单片机特有休眠功能，自动将除HN911以外电路电源关闭，之后单片机进入休眠，从而大大减少能源挥霍，做到了节能环保。

休眠过程中若有人走进探测范畴内，又通过HN911电路某些将单片机唤醒，并将此前关闭电源电路重新通电进入正常工作状态。

本作品图文声并茂，易辨认，可自动打开桶盖，减少卫生感染隐患，能有效杜绝各种传染性疾病通过垃圾进行传播，为人们健康提供了有力保障。

二、作品简介

1．创作动机

当前市面上销售带盖垃圾桶，开盖时均需采用手动或脚踩方式实现，这种开盖方式重要缺陷是给使用者带来既不卫生又不以便。

在某些公共场合，虽然处处均有垃圾桶，但由于陈旧无新意，许多垃圾依然没有丢进桶内，导致遍地狼藉、臭气冲天，严重污染环境……

2.创作目

为了彻底解决了老式垃圾桶对使用者存在卫生感染隐患，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一种智能系统。

当人手或物体接近投物口（应感窗）约1米时,垃圾桶盖便会自动启动,等垃圾投入完毕，在设定期间内垃圾桶盖又会自动关闭，人、物不需接触垃圾桶，在长时间不使用状况下会自动进入休眠模式以便节能。

使用过程中，垃圾桶会依照不同状况播放不同语音。

这种卫生、自动、耗能低、有趣新型智能垃圾桶是人类进入小康社会取代老式垃圾桶更新换代产品。

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、定期中断，热释红外传感器中断。

工作原理：

当人走到热释红外传感器探测范畴内，传感器热释电元件在接受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，通过hn911内部电路解决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种低电平（下降沿），将此信号作为一种外部中断信号（在设计此方案时候，咱们还想到检测时候运用图像解决法，她长处就可以容易区别垃圾种类和精确与否是人，但其缺陷是解决信息大，受到环境影响大，因此放弃）；震动传感器是将垃圾桶震动（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、数据编码功能红外遥控发射/接受芯片，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，将垃圾投入和垃圾桶与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期时间后，就等待中断信号，当外部中断端有信号时，单片机进入解决中断，以为此时有人来，通过查询I/O信号，判断与否打开垃圾桶盖，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信号综合判断此人与否是投垃圾，与此同步单片机控制语音芯片发出某些幽默话语，提示人们爱护环境，也给人们带来某些高兴。

正由于盛群单片机有很以便休眠唤醒功能，在PA口加下降沿可是单片机唤醒，并且唤醒后执行唤醒吓一跳指令，因此在长时间没有人来投垃圾，单片机自动将除HN911以外电路电源关闭，之后单片机进入休眠，从而大大减少能源挥霍。

做到了节能环保。

当有人来时，通过HN911电路某些将单片机唤醒，单片机将此前关闭电源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，具备一定娱乐性，运用广泛，可合用于各种中高档办公楼等公共场合，其原理也可运用至其她领域，如防盗作用等，具备很强市场竞争力。

作品采用了HT46F49E作为主控单片机，以红外传感器、震动传感器、语音芯片为重要模块，重要特点如下：

（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，单片机自动将除红外感应以外电路电源关闭，之后单片机进入休眠，从而大大减少能源挥霍；并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，又通过该电路某些将单片机唤醒，单片机将此前关闭电源电路从新通电进入正常工作状态。

（2）干净卫生。

智能垃圾桶顺应了当代社会追求，突破了老式带盖垃圾桶用手或脚开盖思维屏障，感应开、关桶盖让人们在丢时少了份紧张，减少了生活中各种病菌交叉感染机率。

同步具备良好密封性好，无垃圾异味溢出，保证四週空气清新。

（3）娱乐性。

本作品语音系统会依照不同状况发出某些幽默诙谐话语，娱乐大众同步也吸引人们故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好习惯，让咱们周边环境更加美丽。

　　（4）运用广泛。

本作品可有各种色彩、各种容量、各种材料选取，提高了公共场合及居家档次，满足了人们崇尚人性和潮流，不断塑造个性和魅力生活品味；是办公、家用、公用、会议、医疗等使用抱负选取。

五、作品构造

（一）硬件某些

硬件电路部份涉及：

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。

分别阐明如下:

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检测电路分别与各个用电器相串联构成，实现外部信号检测。

①热式红外传感器模块实现对外部红外热源检测。

②震动传感器模块实现对外部重量和形变检测。

③红外光传感器模块在Mod_2模块中HT46F49E控制下对带地址、数据编码功能红外遥控发射/接受。

Mod_4模块：

①控制电路模块用一种电磁铁实现桶盖打开与关闭。

②语音电路模块重要用编程实现智能垃圾桶提示功能及播报功能。

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及某些电容所构成。

家用电器使用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直流电压，给单片机HT46R23供电。

为理解决电信号中干扰问题，咱们在集成器7085两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3HT46F49E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/输出口共用引脚外部中断输入

•8位可编程定期/计数器，具备溢出中断和7级预分频器

•内置晶体和RC振荡驱动电路

•看门狗定期器

•具备PFD功能，可以用来发声

•暂停和唤醒功能可减少功耗

•在VDD=5V，系统频率为8MHz时，指令周期为0.5μs

在本作品开发设计过程中，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构造，此系列单片机具备高运算速度和高性能特性有了集成A/D和PWM功能优势，再加上低功耗、高性能、灵活控制输入/输出和低成本等特性。

3、Mod_2模块解析：

信号检测电路某些分为三大块：

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的。

因此热释电元件对波长为10UM左右红外辐射必要非常敏感。

②为了仅仅对人体红外辐射敏感，在它辐射照面普通覆盖有特殊菲泥尔滤光片，使环境干扰受到明显控制作用。

③被动红外探头，其传感器包括两个互相串联或并联热释电元。

并且制成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备相似作用，使其产生释电效应互相抵消，于是探测器无信号输出。

④一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过某些镜面聚焦，并被热释电元接受，但是两片热释电元接受到热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号解决而报警。

⑤菲泥尔滤光片依照性能规定不同，具备不同焦距（感应距离），从而产生不同监控视场，视场越多，控制越严密。

　　HN911型热释电红外探头模块内部电路框图

如图所示。

图4HN911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畴时，热释电红外传感器接受到红外能量，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，再由信号解决电路解决后输出控制信号。

此时输出端①变为高电平，而输出端②变为低电平。

在模块外部可接增益调节电位器，以调节放大器增益。

HN911型热释电红外探买模块重要特性参数见表。

表:

HN911型热释电红外探头模块重要特性参数

注：

依照传感器视场和敏捷度通过实验拟定传感器放置角度来合理拟定监控距离.

滤光片

人体发出红外线波长10um左右，将滤光片设立在窗口处，构成红外线通过窗口。

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短波（约为5um一下）具备高反射作用，而对6um以上人体发出红外热源（10um）有高穿透性，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种中断信号，单片机进入解决“与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，加上一种差动桥，大大提高了敏捷度在通过A/D将其转换为电平信号。

下面简介：

薄膜型半导体应变片

图6薄膜型半导体应变片

这种应变片是运用真空沉积技术将半导体材料沉积在带有绝缘层试件上或蓝宝石上制成（上图所示）。

它通过变化真空沉积时衬底温度来控制沉积层电阻率高低，从而控制电阻温度系数和敏捷度系数。

因而能制造出适于不同试件材料温度自补偿薄膜应变片。

薄膜型半导体应变片吸取了金属应变片和半导体应变片长处，并避免了它缺陷，是一种较抱负应变片。

差动电桥

应变片、薄膜和厚膜应变片传感器普通采用惠斯通电桥。

惠斯通电桥将应变片应变产生电阻转换为差分电压如图1所示。

+Exc和-Exc终端加上勉励电压后，+VOUT和-VOUT终端上浮现与应变成正比差分电压。

图7惠斯通电桥配备中连接应变片

　全桥电路时单臂敏捷度四倍.为了提高其敏捷度采用全桥电路.将应变片贴在垃圾桶内侧面，运用全桥电路敏捷度高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、数据编码功能无线遥控发射/接受芯片。

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输出编码信号是调制在38kHz载波上，OSC1、OSC2外接电阻决定载屡屡率，普通电阻可在430k—470k之间选取即可。

PT2272暂存功能是指当发射信号消失时，PT2272相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数据输出端仍保持本来状态，直到下次接受到新信号输入。

图3是红外发射和接受典型应用原理图，为了能对的解调出调制编码信号，接受端需加一级前置放大级，保证输入PT2272信号幅度足够大。

PT2272各输出端通过各种接口即可控制相应负载。

PT2262/2272是一对带地址、数据编码功能红外遥控发射/接受芯片。

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。

接受芯片PT2272数据输出位依照其后缀不同而不同，数据输出具备“暂存”和“锁存”两种方式，以便顾客使用。

后缀为“M”为“暂存型”，后缀为“L”为“锁存型”。

因而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

此模块重要采用电磁铁来控制垃圾桶盖打开与关闭。

本作品中选用拍合式电磁铁，其构造如下图所示。

图9拍合式电磁铁构造图

线圈1套在铁心2上，两者固定不动，衔铁3是运动某些。

当线圈某些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磁通

。

图中虚线所示为磁通流过途径。

在磁通作用下，产生一定大小电磁吸力，将衔铁吸向铁心，企图是气隙4减到最小。

图中箭头表达衔铁吸引时运动方向。

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。

其分派状况是：

地址0～299作为分段用，地址600～767未使用，

址768～1023为工作模式选取（即A8、A9均为高）。

ISD25120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

为工作模式选取端M0～M6，相应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。

AUXIN辅助输入，VSSD、VSSA数字地和模仿地，SP+、SP-扬声器输出，VCCA模仿信号电源正极，MIC、MICREF麦克风输入端和输入参照端，AGC自动增益控制，ANAIN、ANAOUT模仿信号输入和输出，OUF溢出，CE片选（低电平容许芯片工作），PD芯片低功耗状态控制，EOM录放音结束信号输出

构造图和电路图如下：

图10语音电路模块

（二）软件某些

程序流程图：

主程序为等待延时（图4）、定期中断（图5），热释红外传感器中断（图6）。