智能垃圾桶方案及对策

《智能垃圾桶方案及对策》由会员分享，可在线阅读，更多相关《智能垃圾桶方案及对策（16页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、1、工作原理整体架构如图1所示：图1作品系统架构图程序分为3大块：主程序为等待延时、定时中断，热释红外传感器中断。 工作原理：当人走到热释红外传感器的探测X围内传感器热释电元件在接收到人体红 外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，经过n911内部电路 处理将此信号转换成电平变换，当检测到人时向单片机提供了一个低电平下 降沿，将此信号作为一个外部中断信号在设计此方案的时候，我们还想到 检测的时候运用图像处理法，他的优点就能够容易区分垃圾种类和准确是否是 人，但其缺点是处理信息大，受到环境影响大，所以放弃；震动传感器是将 垃圾桶的震动被物体撞击或者重量变化转变成电平信号，通过I/O

2、口单片机 可以查询到此信号；当PT2262/2272是一对带地址、数据编码功能的红外遥控发 射/接收芯片，其中发射芯片PT2262-IR将载波振荡器、编码器和发射单元集成 于一身，将垃圾的投入和垃圾桶是否满转变成电平信号，通过I/O 口单片机可以 查询到此信号；单片机在进展初始化与设定定时时间后，就等待中断信号，当 外部中断端有信号时，单片机进入处理中断，认为此时有人来，通过查询I/O信 号，判断是否翻开垃圾桶盖，当垃圾桶未满即PT2262/2272端无信号翻开垃圾桶 盖单片机控制电磁铁通电，盖翻开，通过震动传感器和PT2262/2272信号的 综合判断此人是否是投垃圾的，与此同时单片机控制语

3、音芯片发出一些幽默的 话语，提示大家保护环境，也给大家带来一些快乐。正因为盛群单片机有很方 便休眠唤醒功能，在PA口加下降沿可是单片机唤醒，并且唤醒后执行唤醒的吓 跳指令，所以在长时间没有人来投垃圾，单片机自动的将除H N911以外的电 路电源关闭，之后单片机进入休眠，从而大大减少能源的浪费。做到了节能环 保。当有人来时，通过HN911电路局部将单片机唤醒，单片机将以前关闭电源 的电路从新通电进入正常工作状态。四、 作品功能、特色本作品节能环保，干净卫生，具有定的娱乐性，运用广泛，可适用于各 种中高级办公楼等公共场合，其原理也可运用至其他领域，如防盗作用等，具 有很强的市场竞争力。作品采用了

4、HT46F49E 作为主控单片机，以红外传感器、震动传感器、语音 芯片为主要模块，主要特点如下：1节能环保。本作品有休眠唤醒功能，在长时间没有人来投垃圾，单片 机自动的将除红外感应以外的电路电源关闭，之后单片机进入休眠，从而大大 减少能源的浪费；做到了节能环保。当有人来时，又通过该电路局部将单片机 唤醒，单片机将以前关闭电源的电路从新通电进入正常工作状态。2干净卫生。智能垃圾桶顺应了现代社会的追求，突破了传统带盖垃圾 桶用手或脚开盖的思维屏障，感应开、关桶盖让人们在丢时少了份担忧，减少 了生活中各种病菌穿插感染的机率。同时具有良好的密封性好，无垃圾异味溢 出，确保四週空气清新。3娱乐性。本作品

5、的语音系统会根据不同情况发出一些幽默诙谐的话语， 娱乐群众的同时也吸引人们有意识地将垃圾丢进桶内，更能吸引小孩去捡垃圾 往里丢，从而使人们养成不乱扔垃圾的好习惯，让我们周围的环境更加美丽。4运用广泛。本作品可有多种色彩、多种容量、多种材料选择，提升了 公共场合及居家档次，满足了人们崇尚人性和时尚，不断塑造个性和魅力的生 活品味；是办公、家用、公用、会议、医疗等使用的理想选择。五、 作品构造（一） 硬件局部硬件电路部份包括：电源电路模块H T46F49E芯片控制中心模块；信号检测电路模块；控制电路模块与语音电路模块四部份。分别说明如下:Mod_1 模块：电源电路模块实现给 HT46F49E 单片

6、机供电功能。Mod_2模块：使用H T46F49E 芯片，建立根本输入输岀模型。实现与M od_3模块的串行通信功能，以及实现根本控制功能。Mod_3模块：信号检测电路模块是由各插孔的检测电路分别与各个用电器 相串联组成，实现外部信号的检测。 热式红外传感器模块实现对外部红外热源的检测。 震动传感器模块实现对外部重量和形变的检测。 红外光传感器模块在Mod_2模块中HT46F49E的控制下对带地址、数据编码 功能的红外遥控发射/接收。Mod_4模块： 控制电路模块用一个电磁铁实现桶盖的翻开与关闭。 语音电路模块主要用编程实现智能垃圾桶的提醒功能及播报功能。1、Mod_1模块解析：电源电路是由变

7、压器、桥式整流电路、集成器7085及一些电容所组成。家 用电器使用的220v交流电压通过变压器降压、桥式整流电路整流后，再通过 7805集成器将电压稳定成为5v的直流电压，给单片机HT46R23供电。为了解 决电信号中的干扰问题，我们在集成器7085的两边并接电容用以滤波。电路图 如下所示：2、Mod_2模块解析:PB5IZ1228 PB6P丽匚227 PB7PAS-rro 匚:326b PA4.-7MRPA2匚425 PA&INTP刚匚524口 PAGPAon623 PA7PB3/AN3IZ722 O5C2PB2jAN2IZ82!二I DE匚4PB1/AN1 Dg20 VDDPBD/ANO

8、匚伯hnESvssiz1118 PD1/PWM1PCO匚1217 PD&PWMOPC1IZZts16ZJ PC4PC2IZZ1+15 PC3H746F4SE图3 HT46F49E单片机引脚功能表工作电压：fSYS=4MHz： 2.2V 5.5VfSYS=8MHz： 3.3V5.5VfSYS=12MHz： 4.5V5.5V13到23个双向输入/输岀口与输入/输岀口共用引脚的外部中断输入8位可编程定时/计数器，具有溢岀中断和7级预分频器内置晶体和RC振荡驱动电路看门狗定时器具有PFD功能，可以用来发声暂停和唤醒功能可降低功耗在VDD =5V,系统频率为48MHz时，指令周期为0.5ps在本作品的开

9、发设计过程中，HT46F49E单片机采用5V稳压电源供电。工作在48MHz时钟频率。由于采用RISC构造，此系列单片机具有高运算速度和高性能的特性有了集成的A/D和PWM功能的优势，再加上低功耗、高性能、灵活 控制的输入/输出和低本钱等特性。3、Mod_2 模块解析： 信号检测电路局部分为三大块：热式红外传感器、震动传感器、红外光传感器 1热式红外传感器模块 这种探头是以探测人体辐射为目标的。所以热释电元件对波长为10UM左右 的红外辐射必须非常敏感。 为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲泥尔 滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。 被动红外探头，其传感器包含两个互

10、相串联或并联的热释电元。而且制成的 两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有一样的作 用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。 一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过局部镜面聚焦，并被热释电元接 收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号 处理而报警。 菲泥尔滤光片根据性能要求不同，具有不同的焦距感应距离从而产生不 同的监控视场，视场越多，控制越严密。HN911 型热释电红外探头模块的内部电路框图如下图。L 一 _453HK911216(图4HN911型热释电红外探头模块以及内部电路框图平时端输岀低电平，端输岀高电 平。当有移动发热体迸太

11、监视X围时，热释电红外传感器接收到红外能量，并 输岀检测信号。该信号经放大器放大后，由比拟器进展比拟判断，再由信号处 理电路处理后输岀控制信号。此时输岀端变为高电平，而输岀端变为低电 平。在模块的外部可接增益调节电位器，以调节放大器的增益。HN911型热释电红外探买模块的主要特性参数见表。表:HN911型热释电红外探头模块主要特性参数顶电遷电ffi（V）5* 10%放大器濒宽山对03-7懺感府用度（和聊）输出延时仙）静卷电械业切呈20售M平理甜 |即吿衆水平按弗A 80监15*i70工柞仙度（忙）40 勺 + 60旳一 *_唸匚?t/T 51 m H IP WW W.D&C.COI R最大丨C

12、采购网站注：根据传感器视场和灵敏度经过试验确定传感器放置角度来合理确定监控距离.滤光片人体发岀的红外线波长10um左右，将滤光片设置在窗口处，组成红外线通过 的窗口。滤光片。滤光片为6um多层膜干预滤光片，这种对太阳光和荧光灯的 短波约为5um 下具有高的反射作用，而对6um 以上的人体发岀的红外热 源10um有高的穿透性，其光谱特性。如下图：图5放大电路放大电路为单片机提供一个中断信号，单片机进入处理“是否丢垃圾程序流程 图。2震动传感器此模块运用应变器对重量和形变非常敏感，加上一个差动桥，大大提高了 灵敏度在经过A/D将其转换为电平信号。下面介绍：薄膜型半导体应变片图6薄膜型半导体应变片这

13、种应变片是利用真空沉积技术将半导体材料沉积在带有绝缘层的试件上 或蓝宝石上制成的上图所示它通过改变真空沉积时衬底的温度来控制沉积 层电阻率的上下，从而控制电阻温度系数和灵敏度系数。因而能制造岀适于不 同试件材料的温度自补偿薄膜应变片。薄膜型半导体应变片吸收了金属应变片 和半导体应变片的优点，并防止了它的缺点，是一种较理想的应变片。差动电桥应变片、薄膜和厚膜应变片传感器一般采用惠斯通电桥。惠斯通电桥将应变片应变产生的电阻转换为差分电压如图1所示。+Exc和-Exc终端加上鼓励电 压后，+VOUT和-VOUT终端上岀现与应变成正比的差分电压。*EkX图7惠斯通电桥配置中连接的应变片全桥电路时单臂灵

14、敏度的四倍为了提高其灵敏度采用全桥电路将应变片贴在 垃圾桶的内侧面，利用全桥电路灵敏度高的特点测量垃圾桶震动幅度并转换成 电压接入单片机分析。3红外光传感器PT2262/2272是一对带地址、数据编码功能的无线遥控发射/接收芯片。1 132 173 164 155 146 137 128 119 10A0匚1 132 VDDAl匚2 172 DoutA2匚3 162 OSC1A3匚4 152 OSC2A4匚5 142 TEA5匚6 13Zl A11/D5A6/D0 匚7 12Zl A10/D4A7/D1 匚8 11Zl A3/D3Vee匚9 10Zl A 8/D 2AO匚 VDDAl匚 VTA

15、2匚 0SC1A3匚 0SC2A0A4匚 DINAlA5匚 D5DO匚 D4D1匚 D3_Vee匚1 D2A10/D4A11/D5OSC1 OSC2图1 PT2262-IRFT2272引脚图FT2262-IR内部原理框图图8红外光传感器PT2262-IR发射芯片地址编码输入有“1”、“0”和“开路三种状态，数据输入有“1”和“0”两种状态。由各地址、数据的不同接脚状态决定，编码从 输出端 Dout 输出，通过红外发射管发射出去。其编码时序波形如图 2 所示。Dout输岀的编码信号是调制在38kHz载波上的，OSC1、OSC2外接的电阻决定 载频频率，一般电阻可在430k470k之间选择即可o

16、PT2272的暂存功能是指 当发射信号消失时，PT2272的对应数据输岀位即变为低电平。而锁存功能是 指，当发射信号消失时,PT2272的数据输岀端仍保持原来的状态，直到下次接 收到新的信号输入。图3是红外发射和接收的典型应用原理图，为了能正确解 调岀调制的编码信号，接收端需加一级前置放大级，保证输入 PT2272 的信号 幅度足够大。PT2272各输岀端通过各种接口即可控制相应的负载。PT2262/2272 是一对带地址、数据编码功能的红外遥控发射/接收芯片。其中发射芯片 PT2262-IR 将载波振荡器、编码器和发射单元集成于一身，使发射电路变得非 常简洁。接收芯片 PT2272 的数据输

17、岀位根据其后缀不同而不同，数据输岀具有“暂 存和“锁存两种方式，方便用户使用。后缀为为“暂存型，后缀为 “L为“锁存型。因此可以用这一对芯片外加辅助电路对垃圾进展检测.将其输岀电压放大调 节接入单片机。4、Mod_4 模块解析：1控制电路模块 此模块主要采用电磁铁来控制垃圾桶盖的翻开与关闭。本作品中选用拍合 式电磁铁，其构造如下列图所示。图9拍合式电磁铁构造图图9拍合式电磁铁构造图线圈1套在铁心2上，两者固定不动，衔铁3是运动局部。当线圈局部通过一线圈1套在铁心2上，两者固定不动，衔铁3是运动局部。当线圈局部通过一 定值电流过后，在铁心、衔铁、气隙中间就产生一定数量的磁通。图中虚线 所示为磁通

18、流过的路径。在磁通的作用下，产生一定大小的电磁吸力，将衔铁 吸向铁心，企图是气隙4减到最小。图中箭头表示衔铁吸引时运动的方向。当 线圈中电流停顿后，电磁吸力就消失。当电磁铁通电后，产生电磁吸力，再运用杠杆原理使桶盖翻开；当电磁铁断电 后，电磁吸力消失，此时垃圾桶盖由于重力作用关闭。2语音电路模块ISD25120 有 10个地址输入端AO A9，录址能力可达1024位，地址空间 0 1023。其分配情况是：地址 0- 299作为分段用，地址 600 - 767未使用，址768 1023为工作模式选择即A 8、A9均为高。ISD25120的地址线有两用途，一是作为工作模式控制，二是作为分段录放音的

19、起始段地址。当最高位 地址MSBA8、A9都为高电平时即地址768 1023,地址端A0A6就为工作模式选择端M0 M6,对应7种工作模式。当A8、A9任一位为低或都为低时即地址0 599，只要在分段录/放音操作前不少于300ns给地址A0 A9赋值，操作就从该地址开场。AUXIN辅助输入，VSSD、VSS A数字地和模拟 地, SP+、SP-扬声器输岀，VCC A模拟信号电源正极，MIC、MIC REF麦克风 输入端和输入参考端，AGC自动增益控制，ANA IN、ANA OUT模拟信号输入和 输岀，OUF溢岀，CE片选低电平允许芯片工作PD芯片低功耗状态控制, EOM录放音完毕信号输岀构造图

20、和电路图如下:U2O胚A1A2AJA4養A7恣厢AIMAIM/U/WA5.M5 MMA7冶AUXIN SDVS SASP+WCDPR 丈IXro CEANAOUT ANA IN AGOMCREF MCIN CCAP-HDMEDCEC6兰uFO.luFO20亟J77J6T?+ ED256O扬声器 Cll -IMPO.biF0.11J0.1 ufC1 +NPy7 -.1220iiF41C图10语音电路模块（二）软件局部程序流程图:主程序为等待延时图4、定时中断图5，热释红外传感器中断图6。单片机进入休眠图4主程序为等待延时主程序流程图中断返回图5定时中断节能程序流程图NPA.O=1?检测 垃圾桶满了dIfr启用语音段r7延时rr1启用语段LJ注：1、PA.0 口为红外光PT2262信号输 入口。2、PA.1为震动传感器信号输入口。3、A是一个表示状态的位，在垃圾 被投入时置1。图6热释红外传感器中断判断是否为丢垃圾程序流程图