基于ESP8266的智能垃圾桶

田冰新 崔珈豪 張浩浩 竇文淼

【摘 要】為了滿足現(xiàn)代城市發(fā)展的基本需要，且基于習(xí)總書(shū)記關(guān)于“綠水青山就是金山銀山”一些系列重要講話，由此提出基于ESP8266技術(shù)的智能垃圾桶.本項(xiàng)目采用WIFI的通信方式，實(shí)現(xiàn)手機(jī)與垃圾桶的互聯(lián)，達(dá)到人機(jī)互動(dòng)的目的，同時(shí)搭配傳感器檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)其檢測(cè)垃圾種類及其桶內(nèi)容量的目的。

【關(guān)鍵詞】ESP8266;傳感器;人機(jī)互動(dòng);WIFI

1 緒論

隨著中國(guó)的高速發(fā)展，人們的生活節(jié)奏也隨著提高，生活垃圾也隨之增加，在本就忙碌的生活中增加了一份灰色，隨著人們保護(hù)環(huán)境的意識(shí)愈發(fā)的強(qiáng)烈，垃圾分類便成為了大部分民眾保護(hù)環(huán)境的一種手段。為了方便人民的生活，提高人民的生活質(zhì)量，保護(hù)我們賴以生存的環(huán)境，智能垃圾桶已經(jīng)成為一個(gè)重要的研究課題，這對(duì)于更好地服務(wù)民眾且對(duì)與民眾潛移默化下形成垃圾分類的意識(shí)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 總體設(shè)計(jì)

此設(shè)計(jì)依托于集成 Wi-Fi 芯片ESP8266為主要控制芯片，輔以金屬檢測(cè)模塊、語(yǔ)音模塊、顯示模塊、光電類傳感器模塊、電源模塊等模塊，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)智能垃圾桶的各項(xiàng)功能。硬件設(shè)計(jì)原理圖如圖2-1所示。以下為主要模塊所代表的不同功能：

（1）ESP8266：與移動(dòng)終端進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，同時(shí)承擔(dān)整個(gè)系統(tǒng)的中心控制。

（2）金屬檢測(cè)模塊：智能識(shí)別金屬類垃圾，做出判別，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的垃圾分類。

（3）光電類傳感器模塊：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)桶內(nèi)余量狀態(tài)，反饋給顯示模塊及移動(dòng)終端。

（4）顯示模塊：實(shí)時(shí)顯示垃圾桶的狀態(tài)。

（5）語(yǔ)音模塊：對(duì)垃圾桶內(nèi)余量警戒值及金屬物的檢測(cè)做出提醒，進(jìn)一步便于人們做出相對(duì)反應(yīng)。

（6）電源模塊：對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行供電，具備太陽(yáng)能充電的功能。

3 具體實(shí)施

本項(xiàng)目所設(shè)計(jì)出的智能垃圾桶如下圖所示，包括：1、ESP8266;2、紅外傳感器;3、WiFi模塊;4、太陽(yáng)能電池板;5、移動(dòng)終端;6、垃圾箱頂蓋;7、頂蓋的支撐柱;8、垃圾箱;9、語(yǔ)音模塊;10、容量檢測(cè)模塊;11、顯示模塊;12、金屬檢測(cè)模塊。

其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為：太陽(yáng)能電池板通過(guò)螺栓固定在垃圾箱頂蓋，垃圾箱頂蓋與頂蓋的支撐柱焊接固定，頂蓋的支撐柱與垃圾箱焊接固定.垃圾箱頂蓋通過(guò)螺栓固定有紅外傳感器、金屬檢測(cè)模塊、測(cè)距傳感器、金屬檢測(cè)模塊與ESP8266連接，整個(gè)設(shè)備通過(guò)WiFi的無(wú)線連接方式與移動(dòng)終端進(jìn)行交互。

其具體操作為：桶蓋的自動(dòng)閉合由小型電機(jī)完成，傳感器感應(yīng)到符合條件的“垃圾”，將開(kāi)蓋的信號(hào)傳入ESP8266，由其發(fā)出指令啟動(dòng)電機(jī)完成開(kāi)蓋動(dòng)作，完成投放動(dòng)作后斷開(kāi)電機(jī)的供電使桶蓋閉合，檢測(cè)到金屬類垃圾時(shí)則發(fā)出警告命令，將不會(huì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)打開(kāi)桶蓋;移動(dòng)終端則是通過(guò)WIFI信號(hào)與垃圾桶連接從而監(jiān)測(cè)垃圾桶的實(shí)時(shí)狀態(tài);其整個(gè)設(shè)備的電力系統(tǒng)原理為通過(guò)太陽(yáng)能電池板與電源模塊的配合使用達(dá)到對(duì)蓄電池進(jìn)行充放電的功能，達(dá)到可持續(xù)性使用的目的，減少電池污染，不至于違背設(shè)計(jì)初衷。

各整個(gè)系統(tǒng)各個(gè)模塊的選取為：控制芯片為集成 Wi-Fi 芯片ESP8266，此芯片可滿足本設(shè)計(jì)的控制及通信需求;紅外傳感器采用反射式光電傳感器ITR20001;測(cè)距傳感器采用GY-530;WiFi模塊采用ESP8266通訊模塊.

4 項(xiàng)目?jī)?yōu)缺點(diǎn)

傳統(tǒng)的垃圾桶需要人工的檢查是否裝滿，是否需要清理，而且在進(jìn)行垃圾回收時(shí)，還需要人工區(qū)分垃圾種類，人在不經(jīng)意間總會(huì)將垃圾分錯(cuò)類，大大地增加了環(huán)衛(wèi)工人的工作負(fù)擔(dān)，因此我們?cè)诖隧?xiàng)目在其缺點(diǎn)上進(jìn)行改進(jìn)：加入了金屬檢測(cè)模塊，可以更好的給垃圾做分類和識(shí)別，并且增加了WiFi模塊可以更讓好了解其分類情況，比如檢測(cè)垃圾是否裝滿，金屬檢測(cè)等，對(duì)垃圾桶的后續(xù)開(kāi)發(fā)奠定了很好的基礎(chǔ)。同時(shí)本項(xiàng)目具有模式創(chuàng)新和科技創(chuàng)新，可以很好的改變現(xiàn)有城市環(huán)衛(wèi)工作方式并為未來(lái)城市規(guī)劃、領(lǐng)導(dǎo)決策提供大數(shù)據(jù)支撐。

但是本設(shè)計(jì)也具有一些不足之處，它目前只能區(qū)分金屬垃圾和非金屬垃圾，并不能更加系統(tǒng)的細(xì)分垃圾的種類，因此我們?cè)谠O(shè)計(jì)之初就具有多個(gè)功能的擴(kuò)充口，以期望在獲取了足夠的知識(shí)后不斷將此設(shè)計(jì)進(jìn)行完善，最終使其成為一個(gè)全面的設(shè)計(jì)，為改善我們的生活環(huán)境、促進(jìn)人們垃圾分類的認(rèn)知做出貢獻(xiàn)。

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（作者單位：桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院）