摘 要为改善社会卫生环境，弥补当前已有垃圾桶的缺陷，特设计了该款智能垃圾桶。该款垃圾桶能够通过单片机对其实现控制，配合使用光电传感器、超声测距传感器、语音播报等等模块，使得该款智能化垃圾桶一改已有垃圾桶笨拙、被动的缺陷。该智能垃圾桶的主要工作功能包括首先在单片机系统程序中设定有确定的距离参数值，当传感器检测到用户同垃圾桶的距离到达设定范围时，垃圾桶自动打开；再者，若垃圾桶内垃圾已经装满，那么智能垃圾桶系统中的语音视频播报模块，则会自动提醒用户。本文主要介绍了智能垃圾桶控制系统的软件设计、硬件设计、系统调试以及系统整体完成后的模拟实验，通过最后的实验发现该控制系统完全能够满足前期设计的各项要求，其人性化的设计，方便了用户的使用，提高了人们生活的舒适度。
目 录
一、绪 论 1
（一）选题的意义 1
（二）研究现状 1
二、系统硬件电路 2
（一）系统总体框架 2
（二）单片机最小系统 3
（三）光电感应模块 5
（四）电机驱动模块 6
（五）超声波测距模块 7
（六）语音模块 7
（七）电源模块 8
三、系统软件设计 9
（一）系统程序总体流程图 9
（二）超声波测距模块的程序设计 10
（三）控制电机正反转的程序设计 12
四、实验结果及设计总结 14
总结 16
参考文献 18
致 谢 19
附录 20
一、绪 论
（一）选题的意义
在我们日常生活当中，可以说随处可见污物垃圾，大量的垃圾无处堆放，给我们的工作活动都带来了极大的困扰。如果没有好的办法解决这些垃圾，任由人们随意堆放，那么带来的影响可能是灾难性的。妥善的处理人们日常生活产生的垃圾，一直是困扰人们的一个难题。
垃圾桶，是时代发展的产物，它的出现给人们的生活带来了极大的便利。随着科技的进步，老式那种笨重的垃圾桶已经跟不上时代的发展，人们对生活舒适度的要求越来越高，垃圾桶作为新时代的产物，也应进行相应的改变。原来的人们在将垃圾倒入垃圾桶的时候，需要用手翻动垃圾桶 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: #351916072# 
的翻盖，这就增加了人们患病的几率，虽然市场上也出现了一些半自动化的垃圾桶，但是其功能并未达到人们的预期。本课题就是基于这种背景，开展了对智能化垃圾桶的研究和分析。
（二）研究现状
1.研究现状
相对于国内而言，国外对于垃圾桶的重视程度要更高，所以对于垃圾桶智能化发展的进程也比国内要领先。迄今为止，包括美国、日本在内的世界多个国家已经完成了垃圾的正确分类收集，甚至出现了依靠太阳提供动力的太阳能垃圾桶。
借助太阳提供动力的垃圾箱最早出现于2006年的美国，其名称为太阳能压缩机。该垃圾箱的基本工作动力完全取自太阳能，其内部设置有压缩装置，当人们把垃圾放入其中之后，压缩机能自动将其压缩，提高了垃圾箱的空间利用率，一个垃圾箱就能盛放多达1400升的生活垃圾，极大的提高了垃圾的收集效率。但这种垃圾桶也存在有较大的缺陷，首先，该垃圾箱的整体成本较高，一般家庭难以承受。另外，其外部接受太阳能的控制部分，一旦损坏，维修费用过于昂贵。
英国剑桥大学的一位在校生，受到美国太阳能压缩机的启发，也开展了对智能垃圾桶控制系统的研发。该学生在老师的辅导下，总结美国太阳能压缩机的优点，设计出了一种更符合实际需求的新型箱式垃圾桶的控制系统[2]。同美国的太阳能压缩机动力来源一样,该学生发明的这种垃圾桶，体型较小，内部也配置有压缩机，但其对于能源的需求仅为美国的太阳能压缩机一半，这是因为，该学生在该新型垃圾箱的内部设置好了一组小型的的太阳能电池，由它为系统提供动力，而该组太阳能电池组只需吸收较少的太阳能量就可进行正常工作。
英格兰等地因为其地理位置特殊，多云大雾是这里的代名词，而这种新型设计减少了对太阳能源的依赖性，每天只需极少的时间见到阳光即可，这正符合当地的实际情况。另一方面， 该新型垃圾箱内部还设置有无线电信号发射器以及电学传感器，垃圾箱清理人员，能够通过智能接收装置，实现对垃圾箱内部状况的实时的掌控。而且，垃圾箱清理人员除被动处理垃圾之外，还可以通过该新型垃圾箱的控制系统设定好预存垃圾的整体质量，这样，一旦垃圾箱内部垃圾已满，则可以通过无线发射信号及时的通知周围的垃圾箱清理人员对其进行处理。若垃圾箱周围没有清理人员，系统还有另外一个设置，在系统的内部已经将各个垃圾箱提前进行了编号，清理人员自需根据预设的号码，就可找到对应的垃圾箱，这就大大减少了清理人员的工作强度，为清理人员提供了便利。经过实际的测试，得到了当地环卫人员的一致好评。
二、系统硬件电路
（一）系统总体框架
为充分表达此次智能垃圾箱控制系统的设计规程，特进行了系统总体框架绘制如图21所示，通过该框架图可以看到，该系统的功能主要有：定时喷洒消毒剂、垃圾箱自动翻盖、语音提示三大块。整体通过单片机作为系统的主控制中心，借助传感器模块、外部电路设计以及各类硬件设施完成系统整体的各项功能。系统设计的完成将会大大的提高垃圾箱的智能化水平，完全能够达到人们对新型垃圾桶的期望水平。
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图21 系统整体框图
（二）单片机最小系统
1. 有关STC89C52RC单片机的介绍
该智能垃圾桶控制系统的中心选用的是STC89C51单片机，该单片机的示意图如图22所示。
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图22 STC89C52RC单片机示意图
本次设计的智能垃圾桶控制系统，其控制核心为STC89C52RC单片机，它的生产公司为STC公司，同其它型号单片机相比，该型号单片机的能耗相对较低，且内部使用的是CMOS8位微控制器。该型号单片的内核依旧使用的是传统最为经典的MCS51,但也并非完全相同，它还在MCS51的基础上添加了其他的功能，其I/O接口总计有32个，并且内部还设置有看门狗定时器。其额定工作电压为5V，但实际工作电压在3.35.5V之间都可正常使用，其标定的工作频率范围为040MNz，实际工作频率可达48MHz左右，再者，其对于工作环境的温度要求较为宽松，只要温度在40~+85℃之间，都可正常工作。STC89C52RC单片机还有一个独特的功能，就是其可执行0Hz的静态逻辑操作，在不需要控制系统工作的情况下，其允许在CPU可以停止工作的情况下，内部的RAM、看门狗定时器以及各大串口都可以正常工作。即使出现意外断电的状况，其内部的信息也能自动保存。
2.复位电路

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