基于单片机的垃圾分类系统设计.docx

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1、基于单片机的垃圾分类系统设计摘要本文设计了一种基于STC89C52RC的智能化垃圾分类识别垃圾箱控制系统。目前，垃圾桶的样式和结构比较简单，不能很好地起到分类回收的作用，而且蚊蝇孳生、污水外溢、异味等弊端也在使用中暴露出来，对人们的生活和环境造成严重影响。因此设计一个集多功能于一体的智能化垃圾分类识别垃圾箱控制系统很重要。该系统主要由继电器驱动电路、红外感应模块、金属检测和湿度检测模块等功能模块构成。以CmOS数字集成电路构成的金属检测、RPR220红外传感器、HC-SR04超声波监测和STC89C52单片机为核心，通过传感器采集距离信息，1CD1602显示当前垃圾桶状态，如果红外感应有人投放

2、垃圾，通过1M393湿度传感器、CmOS六反相器数字集成电路金属传感器进行检查，本系统解决了人们用手去开沾满许多细菌的盖，继电器模拟进行控制垃圾桶打开关闭，检测到有人靠近自动开盖，离开后自动关闭。如果检测到金属，湿垃圾或者是其他不同的继电器会打开模拟进行分类投放垃圾。此设计具有垃圾分类的功能，对当前环境垃圾污染问题做垃圾分类处理找到了一个可行的解决方法。关键词：单片机；金属检测；红外传感器；垃圾桶；超声波第一章绪论11.1 研究背景11.2 国内外现状11.3 研究的目的及意义3第二章系统设计总体设计42.1 系统方案选择42.2 系统功能分析5第三章系统硬件电路设计73.1 STC89C52

3、RC单片机简介73.2 复位电路设计83.3 晶振电路设计83.4 湿度感应模块设计93.5 红外感应模块设计103.6 继电器驱动模块设计113.7 金属检测模块设计123.8 电源模块143.9 液晶显小器芯片143.10 超声波测距模块153.11 按键模块163.12 报警模块17第四章系统的软件设计194.1 系统软件开发环境、工具194.1.1 软件开发环境194.1.2 软件开发工具194.2 软件工作流程194.3 传感器模块程序设计204.3.1 超声波测距软件设计204.3.2 金属检测程序设计224.3.3 按键模块程序设计23第五章系统仿真与调试255.1 系统调试环境

4、搭建255.1.1 搭建测试环境注意事项255.1.2 系统调试环境搭建255.2 垃圾分类系统调试295.2.1 系统软件调试295.2.2 系统硬件调试29第六章结论与展望31参考文献32致谢版未定义书签。附录34第一章绪论1.1 研究背景由于工业经济带动城镇化的迅猛发展，人民的物质生活水平也逐步提高，我国居民生活垃圾数量正迅猛增加,环境隐患也日益凸显,已经逐渐成为我国社会发展进程中的一个主要制约性因素。如今，无论是政府还是居民，都越来越重视对环境的保护，现在无论是走到哪里都能看见垃圾桶，特别是小区或者是酒店门口都有专门的区域放置分类垃圾桶，这极大的方便了垃圾分类回收工作，可以回收的垃圾不

5、再是填埋场而是直接送到工厂，既节约了土地，也避免了大量的资源浪费。避免填埋造成的污染，把废变为宝。将有害垃圾在处置前即做好分类，可以直接减少垃圾中的重金属、有机污染物。方便进行病菌等无害化处理。将湿垃圾提前分类可以减少垃圾集中处理时水、土壤和空气污染的风险山。1.2 国内外现状人类社会每天产生都会大量的生活垃圾。生活中的垃圾处理问题逐渐成为全球性问题。据统计，日本的生活垃圾产量从10年前增加了一倍，英国的生活垃圾产量在15年内增加了两倍。如今，世界每年产生100多亿吨垃圾，美国是最大的生活垃圾生产国，美国每年产生近30亿吨垃圾。法国首都巴黎，每天产生超过2800吨的城市生活垃圾。甚至这一数字仍

6、在连年继续上涨。就发达国家的垃圾分类情况而言，已经达到了较高的水平，有了广泛的普及度。另外，也有专业的政府部门和专业的公司实行垃圾分类处理。德国作为欧盟的废弃物生产大国，平均每人每年要产生超过半吨的废弃物,这个数字远高于欧盟平均水平，但同时德国又是废弃物利用强国，日常废弃物的回收效率也超过了百分之六十六，这源于由于德国人早在一百多年前就已开始推行废弃物分类制度。德国的垃圾分类管理有很多成功经验需要我们国家借鉴。19世纪初，德国人就已经认识到市政对垃圾管理的缺失会导致很多疾病的广泛传播，也认识到建设城市排水系统和废品回收系统的重要性。为此，制定了较为完善的生活垃圾管理条例，其目的旨在最大限度地降

7、低生活垃圾产生以及最大限度地对生活垃圾加以回收使用，同时保证最后剩下的生活垃圾能够以科学的方法被处理，最大限度地减少污染。日本，被视为世界上垃圾分类较为严格的国家之一，现在他们的垃圾分类已经更加倾向于精准的分类，以及更加精准的筛选。日本完善的垃圾分类处理是政府长年大力宣传垃圾分类重要性所积淀的成果。对日本国民来说，扔垃圾前先分好类，已经成为习惯。正因如此，虽然智能分类垃圾箱在日本并不流行，但由于国民自发的习惯，这类垃圾箱并不多被需要。再看看垃圾回收率一直位于欧盟发达国家中最低点的法国，有法国厂商为改变这个状况，专门发布了一个叫eugene的电子垃圾桶系统，给垃圾桶开发了扫描功能，只需要扫描物品

8、上的条码，它就会以语音告知你该扔在什么地方，相对来说，功能也比较简单，而且分类还是需要人手工完成。不过，技术成熟并已投入使用的智能分类垃圾箱在海外也有，在温哥华机场中，一个名为奥斯卡的智能分类垃圾桶就已投入实际使用。这款机器主要利用了图像识别技术，通过外置的摄像机获取信息之后，进行数据处理，并反映在显示器上以告知用户手中的垃圾需要放置在哪个分类回收桶。而近期，又有新的产品面世，transhbot,一种具备更多用途的智能分类垃圾箱，整体有三个分类单元和二个投放口，由二条活动管线保证垃圾输送。在智能识别感应器的支持下，它主要有二个方面的功能，第一个是很多智能垃圾桶都有的人体感应功能，当人靠近的时候

9、它会自己开启盖子。第二就是分类功能了，垃圾被人投放后，感应器开始进行识别以区分出该垃圾是什么类别，当识别得到结果后，垃圾就会通过管道输送到相应的收集箱。我国近年来也非常重视生活垃圾对环保的危害，现在我国国内的一些专家已经就关于垃圾分类问题进行了比较广泛的调查研究。其中关于城市社区内生活垃圾分类状况的研究居多，对于生活垃圾区域设置的有关研究也不少。在国内，尽管现在全国各个地区都在推行着垃圾分类，但是成熟高效的垃圾回收体系并未形成，同时，民众对垃圾分类的认知也相对淡漠，于是，能让普通民众更加了解、熟悉垃圾分类的环保科技产品的出现是一种趋势。如果你用搜狗、baidu等搜索引擎搜索智能分类垃圾箱，可以

10、查询近800万条搜索结果，从查询结果中可见，最近智能分类垃圾箱产品已经非常火爆。许多更加智能和环保的垃圾箱产品涌现了出来,可以说现在是智能分类垃圾处理类产品百花齐放的时期,有marinedancer的新产品，比如人脸识别垃圾箱、智慧医疗垃圾分类垃圾桶等，而在几天前，我也从新闻中发现了一款垃圾分类新产品的信息推送，其可以在垃圾进行了智能分类之后，进行自动消毒，所以垃圾的智能识别分类系统在国内的应用和发展可以说大有可为。1.3 研究的目的及意义由于人类生活中生活垃圾排放量的增大，垃圾回收和垃圾分类工作日益艰难，在生活垃圾分类处置的过程中也暴露了一系列的问题，垃圾桶是整个垃圾处理过程中的第一个，同时

11、也是出现问题最大的地方所在。在当代的中国社会，垃圾分类正在逐步发展，政府部门也正在全方位地向广大人民群众进行广泛地推广垃圾分类回收。2003年，国家计委发布了大中城市生活垃圾分类标识，并按照国家计委新颁布的标准全国城市居民生活垃圾处理统一分类标志，生活分类垃圾被重新明确分为四类,它们分别是被称为经济可利用垃圾、非经济可利用垃圾、有害物质垃圾和其他分类垃圾，经济可利用垃圾是适宜回收和可以进行资源综合利用的垃圾,包括常见纸类、塑料、玻璃、织物和塑料瓶罐等,使用蓝色回收桶收集,有害物质垃圾表示物质中含有各种有害物质,或者是一些需要特殊安全处理措施需要进行综合处理的有害废弃物,包括各类电池、照明用的灯

12、管和日常生活使用的危险化学品等用红色回收桶进行收集,其他垃圾分类则代表除了以上两种以外的其他垃圾,使用灰色回收桶收集。但是人们在进行投放垃圾的时候,很多时候都不知道自己丢弃的垃圾是属于什么类型的垃圾，不知道该丢入哪种垃圾桶中，需要询问他人，造成了一种时间上的浪费。所以本文通过设计一种集多种功能于一体的智能化垃圾分类识别垃圾箱控制系统，检测到有人靠近则自动开盖，离开后自动关闭。而一旦侦测到金属，湿垃圾或者是其他不同的垃圾时，对应的继电器都会打开并模拟进行分类投放垃圾，如此便能够更简单地处理垃圾分类问题。第二章系统设计总体设计2.1 系统方案选择本论文设计智能垃圾箱分类识别控制系统，本设计主要研究

13、内容为垃圾分类、智能感应和继电器驱动。智能分类提示大幅度保护环境，解决废弃物分类,数据最后通过1CD显示。系统功能确认后，需要对功能进一步细化，功能与功能之间是否有关联性和特殊连接关系，依据实现的功能进行关键器件选型及方案确定，如本文主要关键器件是单片机及外围电路最小系统、电源转换电路、信号采集与处理电路根据系统功能选择什么样的架构模型以及关键技术。为了使得系统设计难度小、成本低等特点该课题设计主要内容如下表所示：表2.1课题设计主要内容1红外检测功能2通过继电器来驱动电路的设计3垃圾分类检测功能41CD1602液晶显示5金属检测功能单片机是本方案设计系统的关键控制核心，本方案设计中使用的单片

14、机是STC89C52单片机。与单片AT89C51的比较如下表2.2所示。表2.2两种拟定方案的单片机型号参数对比型号AT89C51STC89C52位数88晶振频率24MHz12MHz工作频率0-24MHz0-40MHzF1ash程序储存器4KB8KB存储器128byteRAM,4KROM512Byte,8KROM,自带4K字节EEPROM定时器/计数器2个16位定时器/计数器3个16位定时器/计数器I/O口32个32个通信接口2个串口2个串口引脚个数44(PQFP)40(PDIP)ADC接口无无工作电压3.8V-5.5V5.5V3.3V/3.8V2.0V工作温度0-74/-41-86-40oC

15、-85oC0-75C价格10元左右10元左右得出结论，它们的基本参数都是一样的，主要的区别如下：1、前者为12T模式，后者可以是12T模式，也可以是6T模式2、A89C51单片机只有128字节的RAM,而STC89C52单片机有着512字节的RAM3、前者工作电压为5V,后者可以是3.3V-5V4、前者只有4K内部程序存储空间，后者有最多64K存储空间5、前者只能通过编程器编程，后者有ISP功能经对比，决定使用单片机STC89C52o2.2 系统功能分析本设计选择使用STC89C52单片机为核心元件。主要功能包括：智能开盖、装满报警以及对垃圾的类型进行具体分类等功能。在垃圾分类系统的开发过程中，系统设计的可靠性和成本贯穿了整个开发过程的一环。设计好的系统在满足要求的同时，也需要应用性。系统能够有效运转时，考虑设计系统的实用性、操作的便利性、扩展性。如果实现以上这些功能就可以让使用用户丢垃圾时更加方便，同时垃圾和人也可以做到初步的隔离，能够有效的防止细菌在垃圾桶里滋生。系统功能确认后，需要对功能进一步细化，功能与功能之间是否有关联性和特殊连接关系，依据实现的功能进