基于STC89C52RC單片機控制的地埋式多功能垃圾箱設計

賴興茂　雷芳

摘要：本研究設計的產品地埋式多功能垃圾箱主要由硬件系統組成，包括框架、紅外傳感器、光強傳感器、光電傳感器、單片電腦、步進電機、照明系統和景觀顯示面板等，通過外部傳感器收集相關數據，光強傳感器和光電傳感器，單片機控制關閉垃圾分送門，滿負荷報警收集箱，燈光屏幕和景觀燈面板分別開和關。實驗表明，該系統可靠性高，成本低，使用方便，結構簡單，為城市垃圾智能化處理提供了一定的基礎。

關鍵詞：地埋式多功能垃圾箱;STC89C52RC單片機;綠色環保

近年來，隨著生態城建設的普及，城市生活垃圾處理已經成為一個難題。為了使收集過程更加有效和人性化，滿足建設文明生態城的需要，科學、環保、智能垃圾桶的設計成為一個值得深入研究的課題，本次課題擬設計一個智能、方便、美觀的地埋式多功能垃圾箱。

1 總體設計

本研究設計的產品地埋式多功能垃圾箱主要由硬件系統組成，包括框架、紅外傳感器、光強傳感器、光電傳感器、單片電腦、步進電機、照明系統和景觀顯示面板等。通過外部傳感器收集相關數據，光強傳感器和光電傳感器，單片機控制關閉垃圾分送門，滿負荷報警收集箱，燈光屏幕和景觀燈面板分別開和關。

2 系統硬件設計

本次設計的地埋式自動化垃圾箱主要能實現四大功能：①掃碼開蓋;②太陽能板給系統供電;③當外界亮度下降到閾值，打開LED燈模塊給周圍進行照明;④垃圾箱滿載報警。為實現上述功能，用STC89C52RC單片機作為主控芯片，配合光伏發電模塊、充電電池模塊、傳感器檢測模塊、控制投放口開合的驅動執行機構、LED照明系統等。系統框架圖如圖1。

2.1單片機

主控芯片采用STC89C52RC單片機，是新一代高速、低功耗，強抗干擾的單機芯片，指令代碼兼容8051單片機，可以選擇12時鐘機器周期和6時鐘機器周期，工作電壓5.5V～3.3V，工作頻率0～40MHz，片上集成512KB RAM，用戶應用程序空間為8K，32個通用I/O，復位后P1、P2、P3、P4是準雙向口，PO是漏極開路輸出，作為總線擴展時用，不用加上拉電阻，作為I/O時要加上拉電阻，無需專用編程器，無需專用仿真器，通過串口直接下載用戶程序，數秒即可完成，具有EEPROM、看門狗功能，共有3個16位定時器。

2.2光伏發電及電供電池模塊

光伏發電模塊采用太陽能單晶硅18v30w面板，尺寸520×400×25 mm，重量2.5公斤，轉換高達18%，衰減緩慢，使用壽命25年。太陽能控制器使用的是12V / 24v10a光伏電源控制器，規格尺寸為128×72×33 mm。能量儲存電池使用12v20ah鉛電池和硅光伏電池。25℃的平均充電電壓是14、4～15、0v和應用是溫度- 40℃～ + 70℃。充電需要6到12個小時。當電池充滿電時，單電池可以在48小時內提供5W的燈泡。

2.3滿載報警

在每個垃圾桶的底部，配備一個重量傳感器來檢測垃圾桶里的垃圾量。當發現垃圾桶已滿時，重量傳感器將立即通過STC89C52RC單片機的串口接口向清潔工提供信息。收到反饋后，保潔人員通過紅外遙控器按下按鈕，將地埋箱從地面緩慢提起，將垃圾箱拉出推至清掃車上，完成傾倒和壓縮過程。為達到多用途埋地垃圾的完全防水效果，在底座底部和垃圾周圍涂上防水材料，杜絕垃圾造成的二次污染。此外，居民將垃圾扔進回收站后，垃圾袋會直接落入地下。在環衛運輸過程中，工作人員只需操作遙控升降機將地下的垃圾提升到地面。

2.4 LED照明模塊

LED照明模塊主要運用了光強傳感器。用于檢測外部環境的光強，在白天光線不足的情況下，光強傳感器會將信號傳送到主控制芯片，以控制更多的LED燈亮起。當光線充足時，LED燈和面板顯示的景觀被控制和關閉。光強傳感器用來檢測周圍環境的光強，可以啟動一個單獨的電腦芯片或轉換模塊。當傳感器周圍的亮度沒有達到設定的閾值時，連接器就會發出高信號。當周圍的光線超過閾值時，終端就會發出低電平信號。終端連接到單片機上，通過高電平和低電平檢測光強。因為終端也可以直接控制繼電器，從而產生光學控制開關。傳感器配有可調的壓力傳感器，以調節檢測到的光強。電流超過15毫安，工作電壓為3.5伏。

2.5執行電機

變速箱電機采用步進電機，直徑為28厘米，工作電壓為12v，步進角為5.625×1/64，減速比為1/64，采用uln2003驅動，也可以接成2相使用。

3 系統總體程序設計

太陽能電池板用陽光給電池充電，電池為所有的電器供電。當垃圾堆放箱內的垃圾堆放重量達到預設重量時，外接傳感器將信號傳輸到單片機上，控制報警燈，禁止打開垃圾堆放門。當光強傳感器檢測到周圍環境的光強低于閾值時，單芯片電腦將會控制LED燈。

4 結論

本設計通過STC89C52RC單片機的程序控制，能夠更好的操作控制地埋式垃圾箱，實現多功能化。

參考文獻：

[1]李芳.地埋式垃圾箱壓縮裝置的液壓系統設計[J].農業科技與裝備，2019，06：24-25+31.

[2]方學軍.地埋式升降垃圾箱控制系統設計[J].科技創業月刊，2008，12：200-201.

基金項目：2021年度大學生創新創業省級項目，項目名稱為地埋式多功能垃圾箱，項目編號為S202113257004