信息通信
INFORMATION & COMMUNICATIONS
2019年第9期
（总第201期）2019
(Sum. No 201)
丁小伟，徐娟娟
花生油（滨州学院信息工程学院，山东淇州256600）
摘要：随着智能家居的快速发展人们对生活质量要求越来越高，传统的家用垃圾桶逐渐显露各种弊端。本丈在分析市场 需求的基础上，设计了一款以STC89C51作为控制器，使用人体感应自动开盖，并在手机上使用APP 控制智能垃圾桶自 由移动，该设计具有温度监测和及时报警的功能。实验结果表明，该智能垃圾桶经济、实用，有狼好的推广价值。 关键词：智能垃圾桶；红外感应；温度监测；报警中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号：1673-1131（2019）09-0152-02 机组式柔印机
0引盲
现代居家，流光溢彩、极尽豪华；时尚家具、电器、应有尽 有，数字化、网络化、智能化的产品倍受青睐。垃圾桶作为家 庭中不可或缺的生活用品，并没有随着智能家居的发展而得 到快速的改进，大多数家庭中仍使用传统的垃圾桶。这种垃 圾桶存在种种弊端，传统大部分垃圾桶没有盖子，即使有盖也 需人工打开或脚踏开盖，这样就造成每次丢垃圾需要人们亲 自走过去，手工开盖也会导致细菌的传播，给使用者带来极大 不便，也与智能家居格格不入。
为解决以上问题，本文设计了一款智能垃圾桶，该垃圾桶 可以自动感应开盖，避免了使用者的手与垃圾桶接触，减少了 细菌的传播。使用者可以通过手机蓝牙来控制垃圾桶自由移 动，这样就可以使垃圾桶移动的使用者面前，节省了丢垃圾的 时间。另外，该垃圾桶具有温度监测功能，当桶内温度过高时, 细菌繁殖比较快，垃圾桶报警，使用者可以丢掉垃圾或者进行 其他操作，报警温度可根据季节以及室温手动更改。
1智能垃圾桶的设计
1.1智能垃圾桶的总体设计
设计的系统包括控制器、红外感应模块、红外检测模块、 温度检测模块、蜂鸣器报警模块、蓝牙模块、电机驱动模块、液 晶显示模块和电源模块。人体感应模块目的在于当检测到人 手遮挡时，启动弹开装置将垃圾桶盖弹开，延时约5秒后闭合, 使用过程完全避免了人手与垃圾桶的触碰，干净卫生。红外 检测模块用于在控制垃圾桶前进过程中，检测是否有障碍物。 温度检测模块用于检测桶内温度，避免温度过高，细菌繁殖。 当温度达到设定的温度上限，蜂鸣器报警模块开始报警。手 机上安装与智能垃圾桶匹配APP，通过蓝牙装置控制垃圾桶 移动，适用于行动不便的人（孕妇，伤残人士等）。系统结构 框图如图1所示。 传感器传过来的信号，并将温度输出显示在液晶显示模块上, 该控制器能够满足系统要求，成本较低，便于推广。
智能垃圾桶盖上的人体感应模块采用HC-SR501，人进入 其感应范围则输出3.3V 高电平，人离开感应范围则自动延时 关闭高电平，输出低电平。人体感应模块的输出管脚和单片 机P1.5管脚相连。当检测到有人体靠近时，会触发弹开装置 开启垃圾桶盖，延时约五秒钟自动关闭。此外，桶盖置有复位 和定位的按键。按下复位按键会立即关闭桶盖，按下定位按 键则会便桶盖定位不动。
温度传感器选用DS 18B20 ,DS 1820数字温度计提供9位 温度读数，温度信息经过单线接口 DQ 送入控制器或从控制器 送出到DS18B20，因此从控制器到DS18B20仅需连接一条线。 温度传感器与单片
机的P2.2 口相连，电路设计如图2所示。 通电后温度传感器会监测桶内的温度，采用液晶显示屏 LCD12864将温度显示出来，温度过高时会及时发出信号使蜂 鸣器报警。蜂鸣器报警电路如图3所示。
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图2温度传感器硬件电路图 图3蜂鸣器报警电路图上位机在android studio 平台开发，通过APP 界面上的按 钮控制小车移动。APP 通过蓝牙模块实现与控制器的无线传 输，蓝牙模块与单片机的连接如图4所示。手机APP 发出指 令后，控制器接收指令，按照指令信息驱动左右电机带动万向 轮转动，从而实现前后左右移动以及左转弯、右转弯，电机驱 动模块如图5所示。
JI2INI IN2IN3 IN4
UI4
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图1系统结构框图
1.2智能垃圾桶的硬件设计
智能垃圾桶以STC89C51作为控制器，主要负责采集各
INI OUTI IN2 OUT2 IN3 OUT3 IN4 OUT4 INS OUT5 IN6 OUT6 IN7 OUT7 GND VCC fLN2OO3 — C17||104
1615 214 313 412
5
z» r
10 VCC
JI I
OUT1OUT2OUTS OUT4 VCC
VCC
图4蓝牙模块硬件电路图 图5电机驱动模块电路图智能垃圾桶在行进过程中，利用红外检测装置检测障碍
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信息通信
丁小伟等：智能垃圾桶的设计与实现
物，智能垃圾桶四周设置了四处红外检测装置，使垃圾桶具有
避障功能。电路图如图6所示.LEAS1处为红外线发射部分,
RC1为红外接收部分，当有障碍物时，接收装置RC1处的电阻 会改变，从而影响IN3处的电压，根据IN3处的电压来判断是 否有障碍物，其他三处相同。
2系统的实现
桶身是剪裁PV 塑料板粘合而成，整体呈圆柱形，经典白 外观，简约时尚。图9为智能垃圾桶的外观设计。
图9智能垃圾桶的外观结构
上位机软件是一款以实用为主的应用，提供便捷和短距 离服务。在给用户带来极大便利的同时，也尽力优化界面的
辐照杀菌设备显示效果，使软件看起来舒适，简洁更具人性化。
人体感应模块釆用4.5-20V 电压供电，在本系统中
利用5V 的供电电源，温度传感器和控制器均釆用5V 供电电 源。所以电源釆用两节3.7V 的电池供电，两节是7.4 V，通过
7805稳压芯片把电压稳定在5V 。电路图如图7所示。
Vamoco
丄'X
:r l _-图7电源电路原理图1.3智能垃圾桶的软件设计
程序在Keil C 环境中编译，采用C 语言编写，把程序下载 到单片机中，利用程序控制系统各项功能的执行。系统整体
程序流程图如图8所示。图中是主程序流程图，各个部分有
对应的子程序。
实名认证系统
足否达上应二
蜂鸣料报警
显示温度值
& 停
图10手机APP 主界面
用户在使用时只需点击界面中相应的按键(前、后、左、右、
左转、右转)，即可完成输入。在手机输入数据之后，控制器根 据用户所输入的命令来控制电机的转动，从而驱动小车前后
左右移动以及左转右转。
3结语
本设计利用APP 控制垃圾桶移动，并具有自动开盖功能, 给用户带来全新的科技体验，同时温度报警功能可以预防火
灾发生，最大限度地减少了人力、财力的输出。该产品成本较 低，有很好的推广价值。
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基金项目：山东省大学生创新^练®目(项目编号20⑻0449017)。 作者简介：丁小伟，男，物联网专业学生；徐娟娟，女，讲师，研荧光寿命测试
究方向为无线通信方向。
图8系统程序流程图
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