摘 要

随着科学技术和社会文明的不断结合共同发展，现代人的社会生活伴着自动化技术、智能家居技术以及基础电子硬件技术的蓬勃发展发生着巨大的变化。智能垃圾箱作为智能家居的一员，在给人们带来生活便利的同时亦维护了整体环境的清洁，去除了普通垃圾箱气味难闻和病菌大量扩散的缺点。这使得智能垃圾箱拥有广阔的应用领域和庞大的用户资源，可以说是智能化领域最炙手可热的焦点方向之一，前景广阔。

本文实现了一个基于红外感应的智能垃圾箱设计，并在此基础上添加了数个实用模块包括液晶显示、语音播报等。在设计中，本文采用以STC89C52为核心的单片机总领数个硬件模块的触发和运作，设计了基于BISS0001、ULN2003等芯片的驱动模块电路。同时本文以Keil uVision4为平台，对整个智能垃圾箱系统进行了对应的编程设计，并进行了测试。最后这个系统成功实现了预期目标，实现了基于红外感应的智能垃圾箱设计，可在感应到人体到来后完成包括自动开关在内一系列动作。

关键词：智能垃圾箱；红外感应；驱动电路；单片机

Abstract

With the combination of science and technology and the joint development of social civilization, social life, accompanied by modern automation technology, booming smart home technology and basic electronic hardware technology is undergoing tremendous change.Smart dustbin as a member of the smart home, bring convenience to people's lives but also to maintain a clean environment as a whole, without common dustbin smelled and the spread of germs, a lot of shortcomings.This makes the smart dustbin has wide application field and large user resources, can be said to be one of the hottest focus direction in the field of smart home technology, broad prospects.

This paper implements a smart dustbin design based on infrared sensor, and based on this added several functional modules including liquid crystal display LCD, speech, etc.In the design, this paper uses the STC 89 C52 as the core of SCM(the single chip microcomputer)master several hardware modules and operation, to trigger based on BISS0001, ULN2003 chip driver module circuit, etc.At the same time based on the Keil uVision4 as a platform, for the whole smart dustbin system has carried on the corresponding programming design, and a test was carried out. Finally this system successfully realized the anticipated goal, realizes the smart dustbin design based on infrared sensor, it can be finished in a response comes to the human body after a series of actions, including automatic switch, etc.

Key Words：The smart dustbin ; Infrared sensor; Driver circuit; SCM

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景与现状 1

1.2 目的和意义 2

1.3 论文主要结构 2

第2章 智能垃圾箱系统设计 3

2.1 智能垃圾箱总设计 3

2.2 红外感应模块工作原理及设计 5

2.2 红外感应程序流程设计 6

2.3 单片机编程设计 8

2.4 主程序设计及流程 8

第3章 智能垃圾箱功能实现 12

3.1 智能垃圾箱功能设计 12

3.2 步进电机模块的相关设计 13

3.2.1 步进电机的原理简介 13

3.2.2 步进电机的励磁方式 13

3.2.3 步进电机转速控制设计 14

3.2.4 步进电机转动位置控制设计 15

3.3 步进电机模块程序流程设计 15

3.4 液晶模块的相关设计 17

3.5 语音模块的相关设计 18

3.6 液晶及语音模块程序流程设计 19

第4章 测试的实践和优化设计 21

4.1 硬件模块测试 21

4.1.1 测试过程 21

4.1.2 结果分析 21

4.2 软件模块测试 22

4.2.1 测试过程 22

4.2.2 结果分析 23

4.3 实物测试 23

4.3.1 测试过程 23

4.3.2 结果分析 24

第5章 总结 25

参考文献 26

附录 A 总电路设计图 27

附录 B 实物图 28

致 谢 29

第1章 绪论

1.1 研究背景与现状

进入21世纪以来，全世界人口增长迅速，人口更是已经超过60亿，再加上商品时代物品琳琅满目，导致垃圾数量暴增。据不精确统计，目前全球年产垃圾近200亿吨，人均3吨每年，如果随处丢弃则人们生活会被垃圾所包围，由此可见垃圾箱的重要性。

目前，随着科学技术的不断进步，智能家居时代正在逐步到来，智能垃圾箱作为智能家居项目必不可少的一块有着广阔的前景。与此同时，在人们的健康生态意识和环境保护意识不断提升，社会也在不断宣扬文明和谐的大环境下，智能垃圾箱的出现可以说是应运而生。对比分析现在常见的垃圾箱后可以更清楚明白地看清智能垃圾箱的优点。比如最常见的无盖垃圾箱，很显然它不具备任何的气味、病菌隔离的特点，手压式垃圾箱太麻烦费力，脚踏式垃圾桶容易用力过度而毁坏，并且它们都有一个共同的缺点容易被焦躁的人们投掷垃圾不入，而在这一点上，智能垃圾桶由于有固定的运作时间，使得人们可以平静下来，从而减少此类情况。而智能垃圾箱最重要的部分红外感应部分，这是一个有着多年发展历史的模块，热释电红外感应模块它能将波长为8-12um之间的红外信号（正好包含人体红外辐射波长范围9-10um）变化转变为电信号，并且可以对排除掉平时生活中的白光的干扰。因此在被动红外探测器的警戒区内，当无人体移动时，热释电红外感应器感应到的只是背景温度，当人体进人警戒区，通过菲涅尔透镜，使进入警戒区的移动物体能以温度变化的形式在热释电感应器上产生变化热释红外信号，这样热释电感应模块就能产生变化的电信号了^[1]。

总的来说，在智能家居技术和自动化技术蓬勃发展的今天，智能垃圾箱对于国内外来说都是在研究的前沿方向。在国外，智能垃圾箱这一块的研究早已在进行中。由于垃圾气味等的影响，国外于上世纪末开始着手于智能垃圾箱这一块，力图使人多的公众场合可以远离垃圾气味等的影响，但是由于技术、材料等方面限制导致智能垃圾箱的价格、成本普遍偏高，这极大地影响了其普及的进度^[3]。同样，我国国内众多专家也已经涉足智能垃圾箱这一块，比如沈阳大学的范立南广东工业大学的周慧珺以及北京航空航天大学的秦涛等设计了相应的远程控制的垃圾箱信息管理系统^[2]。但由于智能家居是近几年的发展起来的，国内外在智能垃圾箱这一块的研究还并不是那么完善和成熟，可以说智能垃圾箱研究这一块是很有发展前景的。

1.2 目的和意义

在社会科技的不断发展的今天，可以看到各种包装以及消费品的使用使得垃圾的产生变得越来越多，加上现代家庭的套房结构布局和公众环境的环保倡议，使得拥有一个随关随开从而封闭气味的垃圾箱变得越来越重要。与此同时，自动化的蓬勃发展和智能家居概念的普及，针对这些因素，智能垃圾箱可以说是应时而出应运而生^[4]。