智能垃圾桶的设计

目录
引言
智能垃圾桶的发展背景
本论文所要研究的这类智能垃圾桶控制系统内部是由控制器芯片当作处理器的，很多研发人员喜欢将整体框架配制成单核或者ARM多核模式，通过多个控制核心的并行工作提升智能垃圾桶控制系统的数据处理速度和对于数据处理的精度，就像手机中的八核处理器一样，以主控处理器当作主控的智能垃圾桶控制系统之所以能够取得今天的研究成果，是与单片机技术分不开的，当前科学技术能够将DSP内核、ARM内核轻松的嵌入到主控芯片中进行灵活调取和使用，小数点运算以及乘法运算在主控器件都获得了完美的诠释。本论文将要构建的这种类型的智能垃圾桶控制系统内部将以STC89C51单片机当作架构的核心部分，通过C语言程序代码的构建而且结合硬件系统实现一种高性能的电子系统，这款系统的实现在侧面反映了现如今微处理器芯片在人们生产生活中的地位，如今以控制芯片作为核心的智能垃圾桶控制系统在很大程度上满足了使用者日益增加的期望，技术人员通过不断对它的功效的提升来提升其功效。较早期的智能垃圾桶控制系统中应用的微处理器效果以8位机以至是更低的4位机为主，这些控制器芯片中的中央处理器内核性能相对当今的32位机来说，性能特别低，就拿一个简要的乘法运算来说，因为初期的单片机中没有合成硬件乘法器模块，从而只能通过中央处理器中的加法运算模块实现乘法运算，这需要执行多条指令并且耗费多个时钟周期才能实现一个运算，从而该早期的智能垃圾桶控制系统对于信号的处理能力尤为弱，万一出现大数据运算，经常会出现卡机和死机等错误现象，这是初期控制系统的特征。快速发展的单片机技术带来的不但是数据处理性能上的增加，更加实现了多种重点技术的兼容和相互调用，这也是智能垃圾桶系统在未来的主要发展方向。智能垃圾桶控制系统是本毕业设计的主要研究对象，本论文将结合大学期间所学的单片机知识、模拟电子、数字电路和Protel软件的应用，配置一种性能出色的智能垃圾桶控制系统。
智能垃圾桶的国内外发展现状
智能垃圾桶系统的研究技术的掌握程度目前在国际上具有较为明显的差距，欧美一些发达国家由于对智能垃圾桶控制系统开始研究的时间比较早，所以在经过多年不断改进和改进过程中催生出非常多学会了顶尖技术的企业，而国内多所企业和高校目前正沉下心去并以攻坚克难的态度在对上乘智能垃圾桶系统 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072* 
进行研究。智能垃圾桶系统的高度集成技术是国际上公司的研究重点，将实现智能垃圾桶系统的所有功能的电路全部集成在一片硅片中并将一切接口管脚引出来，这是未来智能垃圾桶控制系统的最终发展趋势。通过对现如今市面上所有的智能垃圾桶控制系统产品进行各角度较为后可以发现，高端产品和中低端产品的价格区间含有非常大一部分重叠区，差距不是很大，现如今国内对高端产品的研究技术掌握力度还不是很够，而中低端产品与高端产品无论是在价格方面还是性能方面都没有足以的竞争力。
本文主要研究内容
系统使用了模块化电路设计形式，构建了一种能够实现垃圾桶是否已满检测、自燃检测、报警提示以及蓝牙发送垃圾桶使用情况等功能的自动控制系统，并实现以下功能指标：
1、配置显示电路，通过单片机对LCD1602液晶屏电路的驱动从而实现垃圾桶各项参数的显示；
2、配置MQ2烟雾浓度传感器电路，实现对垃圾桶内垃圾是否发生自燃进行快速检测；
3、设计有源蜂鸣器电路，实现对智能垃圾桶发生垃圾自燃或者垃圾已满时的报警功能；
4、配置HC05蓝牙通信模块电路，实现将垃圾桶的运行状态数据发送到管理者的手机上；
方案设计及元器件选择
智能垃圾桶的方案设计
本论文通过Visio软件绘制了一个智能垃圾桶系统的结构框图，这个框图以较高层面反映了整个控制系统的内部结构框架和数据的流通方向。智能垃圾桶控制系统的单片机最小系统电路由复位电路和时钟电路以及STC89C51单片机芯片组成，它是整个系统的关键核心，用来完成对LCD1602、MQ2烟雾传感器、有源蜂鸣器和蓝牙模块等电子元件进行控制。
1、配置LCD1602液晶显示电路，用于对垃圾桶的运行状态进行显示；
2、配置MQ2传感器电路，MQ2烟雾传感器用于实现对垃圾桶内是否发生垃圾自燃进行检测；
3、配置红外对管模块电路，用于对垃圾桶是否已满进行检测；
4、配置有源蜂鸣器电路，用于实现当垃圾桶发生自燃时进行报警；
5、配置蓝牙无线通信电路，蓝牙模块采用HC05蓝牙模块，单片机通过串口对其进行驱动，用于实现对垃圾桶状态的无线发射的功能；


图1 智能垃圾桶整体系统框图
STC89C51单片机简介
STC89C51单片机的设计者为该芯片配置的是一块4k字节的FLASH和256字节的RAM，从而该款控制器只能跻身于轻量型系统范围中，但使用者可以依照自身系统的不同需求，自行在STC89C51单片机芯片外部扩展FLASH和ROM，完成对资源的充实。STC89C51单片机的外围电路设计不是很丰富，经常应用的A/D模块、D/A模块、IIC接口或SPI接口都没有获得硬件集成，所以本文在使用时必需自己进行硬件充实或通过软件方式模拟实现。
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图2 STC89C51单片机单片机
LCD1602液晶屏简介
由于智能垃圾桶控制系统的设计理念中有进行高精细度液晶显示的功能，因此必需在系统硬件中设计LCD1602元件，这个器件含有宽电压供电特性，由于其内部含有高性能稳压处理模块，所以对外部的供电电源电压要求较低，智能垃圾桶控制系统拟将使用+5V直流电压为这个元器件电源供电。
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