基于單片機的自動感應垃圾桶設計

曹家豪 楊利亞 林科良 朱冠融 徐特立 應宏 沈柯安

摘 要：本文設計了一種基于單片機的自動感應垃圾桶，該垃圾桶具有自動開蓋功能，避免了傳統(tǒng)垃圾桶在使用過程中，要用手按壓或用腳踩壓才能開蓋所帶來的不方便和不衛(wèi)生等問題。

關鍵詞：單片機;垃圾桶

垃圾桶是人類生活中的必需品，伴隨著人類走過了每一個時代。隨著科學技術的快速發(fā)展和人們生活水平的提高，大家對生活品質也更為關注。目前市面上的垃圾桶有帶蓋和不帶蓋的兩種形式，不帶蓋的垃圾桶不僅會影響美觀，而且會因為異味的擴散影響生活空氣環(huán)境。帶蓋的垃圾桶需要用手按壓或用腳踩壓才開蓋，這種開蓋方式既不方便也不衛(wèi)生。本文設計一種基于單片機的自動感應垃圾桶，會自動判斷是否有人接近，有人接近時垃圾桶蓋自動打開，離開時桶蓋自動關閉。這樣有效抑制異味的散發(fā)，扔垃圾時能自動開蓋，避免接觸，有效抑制細菌傳播，給我們生活帶來便利和健康。

1、系統(tǒng)設計

控制器是自動感應垃圾桶的核心部件，本系統(tǒng)選用STC89C52RC單片機作為控制器。此單片機是STC公司生產的一種低功耗、高性能 CMOS 8位微控制器，具有8K字節(jié)系統(tǒng)可編程Flash存儲器[1]。具有成本低、小巧、易于產品化，能方便的構成各種智能設備及各種智能儀器儀表等特點。

熱釋電紅外傳感器模塊是熱釋電紅外傳感器信號處理芯片配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構成的被動式紅外開關。該模塊結構如圖1所示，有三個引腳，“+”與“-”端接直流工作電壓4.5—20V，“+”端接正極，“out”端是輸出端，當有人靠近時，輸出端輸出電壓為3V，當無人靠近時，輸出電壓為0。這樣就可以通過輸出端的輸出的電壓來感測人有沒有靠近垃圾桶。

熱釋電紅外模塊通過“out”腳可以接收到人體有沒有靠近的信息，再把信息通過單片機的I/0口發(fā)送到單片機，再利用單片機來控制電機轉動，來實現垃圾桶蓋開啟和關閉控制。本設計采用直流電機，直流電機的兩個引腳接上的直流電源極性來決定電機的轉動方向，但是由于單片機I/0端驅動能力有限，所以我們選用LMD18200芯片來驅動直流電機。LMD18200是專用于直流電動機驅動的H橋組件。同一芯片上集成有CMOS控制電路和DMOS功率器件，利用它可以與主處理器、電機和增量型編碼器構成一個完整的運動控制系統(tǒng)。它有11個引腳，采用TO-220和雙列直插式封裝，圖2所示為TO-220封裝的LMD18200芯片外形及引腳說明。LMD18200邏輯真值表如表1所示，當單片機I/O給LMD18200芯片的控制信號為5腳（PWM）為H、3腳（轉向）為H、4腳（剎車）為L，控制的電機就正轉，若要電機停止，只需讓4腳（剎車）為H。當控制信號為5腳（PWM）為H、3腳（轉向）為L、4腳（剎車）為L，控制的電機就反轉，若要電機停止，只需讓4腳（剎車）為H，單片機通過LMD18200芯片來驅動直流電機，來控制垃圾桶蓋開啟和關閉。直流電機驅動模塊芯片LMD18200的電壓需要+12V，12V的電壓通過7805穩(wěn)壓模塊穩(wěn)壓成+5V電源，為單片機供電。

我們用P0.0口作為紅外控制端，分別用單片機P1.0、P1.3、P1.7三個I/O口來控制LMD18200的方向輸入端（DIR）、剎車輸入端（BPAKE）、PWM端。經上面分析，當P1.7=1、P1.0=1、P1.3=0，電機正轉，要使電機停止，只需讓P1.3=1。當P1.7=1、P1.0=0、P1.3=0，電機反轉，要使電機停止，只需讓P1.3=1。其控制的關鍵程序段如下所示。

while（1）

{ if（（P0_0==1）&&（flag==0）） //flag是桶蓋打開標志位，1表示桶蓋打開，0表關閉

{P1.7=1; P1.0=1; P1.3=0; //電機正轉，控制打開桶蓋

delay（20000）; //延時，等待桶蓋打開完成

P1_3=1; //電機停轉，保持桶蓋打開狀態(tài)

flag=1;} //設置桶蓋打開標志

else if（P0_0==1&&flag==1）

{ {P1.7=1; P1.0=0; P1.3=0; //電機反向運轉，關閉桶蓋

delay（20000）; //延時，等待桶蓋關閉完成

P1_4=1;//電機停轉，保持桶蓋關閉狀態(tài)

flag=0;//設置桶蓋關閉標志

} }

2、結果調試

在PROTUES軟件中我們用開關SW1模擬是否有人接近S1打到1處，表示有人接近垃圾桶，電機正轉，幾秒后電機停轉，保持桶蓋打開狀態(tài)。S1打到2處，表示離開，電機反轉，幾秒后電機停轉，保持桶蓋關閉狀態(tài) 。經仿真調試，結果正確。

3、結論

本文設計的基于單片機的自動感應垃圾桶，操作方便。實驗結果表明，系統(tǒng)完全達到了“大學生科技創(chuàng)新項目“的設計要求，并且設計簡單、擴展性好、安裝維護簡單，具有很強的使用價值。能夠應用于智能垃圾桶生產與生活使用中，能提高生活水平。

[參考文獻]

[1]張仁朝，蔡小蘭，陳房添. 基于單片機控制的智能環(huán)保垃圾桶設計[J].電子測試，2019，8.

基金項目：本文屬臺州市大學生科技創(chuàng)新項目資助（ 2019DKC13）

（作者單位：臺州職業(yè)技術學院，浙江 臺州 318000）