基于 51单片机的智能分类垃圾桶的设计

冯诗晴 杨菲 廖崇燊 朱静 张龙

南京工业大学浦江学院

【摘要】社会现代化的不断推进，科技水平更加发达，我们生活水平也显著提高了，而且城市化水平也增高了，同时也给我们带来了很多麻烦，日常垃圾越来越多而且处理垃圾却不是很理想。

本论文主要是使用单片机进行设计和制作的一个智能垃圾桶。垃圾桶具有自动感应的功能和自动打开和关闭箱盖的功能，使垃圾自己归纳。当有人扔垃圾时可以给出可回收垃圾和不可回收垃圾的语音提示,响应还能根据回答执行动作，实现箱盖的打开和关闭。利用电涡流传感器将金属和非金属进行一些快速的分类。经过试用，这个设备运行简单，方便我们在生活中的垃圾进行处理。

【关键词】单片机；垃圾箱；语音播报

随着社会现代化进程的发展，科技越来越加发达，我们的生活水平也跟着提高了，也开始追求健康、和谐的生活方式，重视我们周边的生活卫生。因此，环保产品和设备也在历史时刻出现。在公司、办公室或家里，垃圾存储和分类常常会困扰我们一个问题。公共厨房和家庭厨房的垃圾大多都没有盖或盖子，但需要用手打开，比如夏天的家厨房没能清理垃圾桶里的垃圾，会散发出刺鼻的气味。而医院的废弃物也会滋生病毒，传播疾病。与此同时，垃圾回收废金属材料的价值也很高。但目前，回收废金属材料主要是采用人工分类。由于许多材料如废金属和废料混合在一起使其回收工作既费力又不健康，现在很少有人在这个方面去浪费时间，所以用垃圾桶自动开关垃圾盖和金属回收的实现变得尤为重要。

1. 系统总体分析与设计

   1. 总体方案设计

方案设计含有单片机、红外感应装置，语音接收回复装置，电涡流感应装置、电机设备、电源电压等。红外感应装置、涡流感应装置、语音识别回应装置都是与单片机相连接的，都发送信号到单片机。然后单片机根据接收的信号处理后传给电机使其转动。

运行过程为：首先红外感应装置感应到是否有人扔垃圾，然后发送信息到单片机，单片机接收到信息后让语言装置进行语音提醒，然后收到语音回应在反送到单片机，最后单片机根据收到的信息使电机转动。结构框图如图1-1所示。

图1-1系统框图

1. 2. 硬件方案设计

      1. 感应装置

感应装置使用红外感应器hs-sr501。它是使用红外线进行控制的，灵敏高，低电压工作，用于很多低电压工作的自动控制装置。

1. 1. 2. 语音模块

语音模块则有语音提醒和语音回复两个方面组成。

语音提醒使用的是isd4004模块。它的工作电压是3v，录音时间是14，声音清晰，运用于很多通讯设备中。并且里面的信息存放在内存器中，可以在没电的情况下保存很长时间。

语音回应则是用的ld3320模块。它是一个有着自动语音识别技术的芯片。不需要用户进行录音训练。它能自己动态的识别语音词语：就是把一些用到的词语转化成字符串通过程序输入芯片里面，然后就可以使用了。

内置高精度A/D和D/A通道：不用再加上ad芯片，在芯片上接入麦克风就行了；这样就能播放声音，里面还有500mv的放大器，可以很好的进行语音识别和回应。

1. 1. 3. 电机部分及其驱动

电机部分对于电机它的旋转的角度有蛮高的需求，虽然电机控制简单但是控制它的旋转角度还是比较难的，但是使用步进电机就可以满足本次设计的需求。

所以本次设计就使用步进电机来作为装置的动力驱动。

1. 3. 软件方案设计

软件则是用c语言来进行编写程序，红外感应装置发现有人扔垃圾时控制垃圾桶盖打开，然后通过语言提醒回应判断是否为可回收垃圾，如果是的话就进行分类，通过涡流感应装置判断是否为金属。否则就把它放入不可回收的垃圾位置。然后红外感应没有信号后，控制垃圾桶盖关闭。

程序流程如图1-2所示。

图1-2软件流程图

1. 1. 1. 热释电感应子程序设计

在使用热电感应程序之前应该先对其进行初始化处理，就是把感应器它的信号输出引脚放置为低电平的位置。然后在有人靠近垃圾箱时，热释电传感器信号输出引脚置高电平，否则热释电传感器信号输出引脚置低电平。

热释电感应流程如图1-3所示：

图1-3热释电感应子程序流程图

1. 1. 2. 语音识别模块设计

语音识别模块先进行对端口和声音识别的初始化，完成后开始进行检测。通过52单片机它给声音识别的模块的使能信号为1，不是1的话就一直检测使能信号，不然就判断有没有人的声音传入进模块，如果有就对这个声音和预设的声音进行对比分析，通过分析得出是可回收垃圾声音的话，可回收垃圾的引脚就置为1，否则不可回收引脚置1。

图1-4语音识别模块流程图

1. 1. 3. 语音播报子程序设计

先向语音模块1X发送上电（powervp）的qp0x20命令，然后在等待50ms后，在继续发送播放地址的setplay的命令，之后发送PLAY命令即0XE0，这样语音

模块开始从放音地址来进行声音播放。

语音播放的流程如图1-5所示：

图1-5语音播报子程序流程图

2. 结论

本文中采用单片机STC89C52作为主控系统，控制各个模块协调配合共同完成可自动感应，给出语音提示并根据提示自动操作分类的智能垃圾箱设计。

由于时间问题，本次设计略显仓促，本设计虽然已不用手动开盖，并且具备了一些语音功能及简单的分类，但离实现真正智能化还有些距离。

【参考文献】

[1]吴杭,赵川东,吴成玉,林钦阳,杨嘉琦,王晓平.语音控制智能分类垃圾桶的设计与实现[J].安徽电子信息职业技术学院学报,2020,19(06):20-23.

[2]赵彪,赵骥,刘天奇,王楠.基于Arduino智能分类垃圾桶的设计与实现[J].电子世界,2020(15):203.

[3]朱庆祥,鲁业鹏.智能分类垃圾桶设计[J].包装工程,2020,41(10):357.

[4]王玥,刘苇,崔昊.基于STC89C52单片机的智能分类垃圾桶的设计[J].科技经济导刊,2019,27(16):66.