论文总字数：13289字

摘 要

自21世纪以来，随着经济社会发展，城市规模扩大以及其所带来的生活垃圾产量不断增加的问题日益严重，并且普通垃圾桶及其桶盖大多不卫生，导致人们准确倾倒垃圾的意愿降低。这将造成城市环境恶化和居住舒适度降低。本次毕业设计的内容是基于STM32单片机的智能垃圾桶设计。该系统通过使用STM32单片机，通过红外感应器和蜂鸣器实现了自动开盖和垃圾高度检测功能。经过实验测试，该系统操作简单，简化了日常生活中对垃圾的处理流程且易于使用及推广。

关键词:STM32单片机;红外感应;传感器;智能垃圾桶

Design of intelligent trash can based on MCU

Abstract

Since the 21^st century, with the development of economy and society, the problem of the expansion of urban scale and the increasing output of household waste brought by it has become increasingly serious. Moreover, most of the ordinary trash cans and their lid are not sanitary, which leads to the decrease of people＇s willingness to dump garbage accurately. This will result in the deterioration of the urban environment and the reduction of living comfort. The content of this graduation project is based on STM32 MCU intelligent trash can design. The system USES STM32 microcontroller, through infrared sensors and a buzzer to ahieve the automatic open and garbage height detection function. Through the experimental test, the system operation is simple, simplify the procedure of dealing with daily life of garbage, and easy to use and promotion.

Key words:STM32 microcontroller,Infrared induction,sensor,Smart trash can

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1 设计智能垃圾桶的背景 1

1.2 设计智能垃圾桶的意义 1

1.3 智能垃圾桶的发展现状及存在的问题 2

1.4 课题的主要内容与实现方法 2

1.4.1 主要内容 2

1.4.2 实现方法 3

第二章 系统分析与设计 4

2.1 人体感应模块 4

2.2 垃圾容量检测模块 4

2.3 单片机模块 4

2.4 电机驱动模块 4

2.5 蜂鸣器报警模块 4

2.6 总体方案 5

2.7 本章小结 5

第三章 智能垃圾桶的硬件部分设计 6

3.1智能垃圾桶的硬件电路设计 6

3.2 单片机模块设计 6

3.3 人体感应模块 7

3.3.1 红外传感器模块描述 7

3.3.2 红外传感器模块参数说明 7

3.3.3 红外传感器模块电路图 8

3.4 垃圾容量感应模块 8

3.5 舵机执行机构 9

3.5.1 舵机描述 9

3.5.2 舵机的结构 9

3.5.3 舵机的工作原理与控制 9

3.6 蜂鸣器报警模块 9

3.7 本章小结 10

第四章 智能垃圾桶的软件部分设计 11

4.1 总体程序流程设计 11

4.2 人体感应模块子程序流程设计 12

4.3 垃圾容量感应模块子程序流程设计 13

4.4 舵机执行结构子程序流程设计 14

4.5 本章小结 15

第五章 系统软硬件联合调试 16

5.1 硬件部分调试 16

5.2 软件部分调试 16

5.3 软硬件联合调试 16

5.3.1 人体感应模块实现结果分析 17

5.3.2 垃圾容量感应模块实现结果分析 20

5.4 本章小结 20

第六章 总结和展望 21

致谢 22

参考文献 23

第一章 引言

设计智能垃圾桶的背景

在如今这个科技技术水平不断飞速发展的时代，人们的物质生活品质已经得到明显的提高，而这也带来了人们在日常生活中的垃圾产生量不停增加的问题。垃圾可以以气体、液体或是固体这三种方式存在[^[1]]。就以目前全球的情况来看，我们可以看到全球每年的总垃圾生产量已经高达450亿吨以上并且世界各地的城市生活垃圾的年生产量还在以8.42%的速度在快速增长[^[2]]。同时，目前普遍的垃圾桶都是没有桶盖或者是需要人们手动开盖的，由于垃圾桶的使用用途导致了垃圾桶及其桶盖不卫生，例如春天的时候垃圾不及时清理就可能致使垃圾桶周围蚊虫滋生；而夏天的时候垃圾桶则可能会散发出令人不想靠近的恶臭味。这就使得大多数的人都不愿意亲手打开桶盖甚至都不乐意靠近垃圾桶，直接把垃圾丢在桶盖或者垃圾桶旁边，而这就会造成垃圾桶内“空无一物”垃圾桶外“堆积如山”的现象出现[^[3]]。而这种现象的出现则会导致各种疾病的爆发[^[4]]。

所以设计一款能感应人靠近自动开盖和能检测垃圾桶内垃圾高度的智能垃圾桶是具有可行性和必要性的。在将来这款智能垃圾桶将会逐步取代传统的垃圾桶，提高人们准确投放垃圾到垃圾桶的意愿，使垃圾被人们集中堆积在垃圾桶外的这种坏现象逐步减少，改善人们的生活环境卫生状况，为创建绿色文明城市和构建美好社会献出自己的一份力量。

设计智能垃圾桶的意义

现在市场上正涌现出越来越多的新型智能垃圾桶，其中大部分都具备自动开盖，自动垃圾分类，自动垃圾量检测等以前的普通垃圾桶欠缺的功能。即智能垃圾桶相较于普通垃圾桶拥有使用方便，设计精密，清洁卫生，更加智能等优点，并且由于现代人比之前的人们追求更高的生活品质和卫生环保意识的逐渐崛起，对自身生活环境的要求和对垃圾处理的方式更加严苛，而这些目前的智能垃圾桶都能满足。因为这些新型智能垃圾桶具备自动开盖功能，不需要人们直接接触到垃圾桶就可以完成投放垃圾；同时新型智能垃圾桶的密封性良好，有些更是具备紫外线杀菌功能，可以对桶内垃圾进行消毒，抑制各种病菌繁衍和增殖，确保垃圾桶没有恶臭气味散发；而且新型智能垃圾桶的外观比普通垃圾桶更加美观，设计感更加强烈，深得广大人民的喜爱。最后，新型智能垃圾桶还具有性能稳定和使用寿命长的特点，所以不必担心智能垃圾桶相较于传统垃圾桶会具有不够耐用的问题。

智能垃圾桶的发展现状及存在的问题

目前社会中使用的垃圾桶大多是无盖垃圾桶或者是踩踏式垃圾桶这两种，但是这两种垃圾桶都有自身比较明显的缺陷，比如当无盖垃圾桶中的垃圾放置的时间久一点时，你会闻到垃圾散发出的恶臭味道。而踩踏式垃圾桶虽然是密封且不会让恶臭味道散发出来，但是其在使用多后十分容易被损坏，在被损坏之后维修也是十分的不方便。同时，人们在使用这两种垃圾桶时都不可避免的会与垃圾桶进行身体接触，这将会增强人们对垃圾桶的厌恶感以及降低人们正确投放垃圾的意愿，从而导致垃圾桶的卫生状况越来越差，而这又会降低人们的正确投放垃圾意愿，最终形成一个恶性的循环。

而在互联网和计算机技术高度发达的今天，越来越多的智能化设备正在逐渐地进入人们的视野，可以预见在未来生活中各种智能设备将会取代如今的传统设备，就比如家居方面：窗帘可以一键自动开关，传统的扫地变成智能扫地机器人以及本文中的新型智能垃圾桶取代普通垃圾桶等等[^[5]]。所以，自动化、智能化将是如今社会发展的重要趋势。

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