基于arm的智能垃圾桶设计与实现(附件)【字数：7434】
随着科学技术的进步，人类生产垃圾的速度也一天天加快，垃圾是人类生产活动所产生的废弃物，垃圾的危害更是触目惊心，它不仅污染水资源、污染环境也侵占这大量的土地，据卫生协会统计我国每年会产生10亿吨的垃圾，占地面积可想而知会有多高，更令人震撼的是许多城市的垃圾填埋场都面临着因超过负载而关闭。所以我们要将垃圾问题重视起来。本课题的项目是智能垃圾桶的设计，使用了单片机，舵机以及红外感应装置，用木板设计出类似于垃圾桶的形状，用舵机把桶身和桶盖连接成一个整体，红外装置完成感应垃圾桶前是否有障碍物，舵机完成自动开关盖的操作，是一种及光、电、机为一体的智能设备。可以在此基础上加上更多有趣的功能，为以后智能垃圾桶的研究奠定基础。
目录
一、引言 2
（一）选题的背景 2
（二）智能垃圾桶发展状况 2
（三）选题及研究的意义 3
（四）研究的内容及目标 3
二、总体设计 4
（一）软硬件框架（如图2.1所示） 4
（二） STM32f10单片机 4
（三） ARM CortexM3 5
（四）舵机 6
（五）红外感应器 7
三、电路的设计 8
（一）红外感应电路 8
（二）电源电路 8
（三）复位电路 8
（四）晶振电路 9
（五）滤波电路 10
（六）整体电路设计 10
四、系统程序设计 11
（一）软件流程图 11
（二）红外感应程序设计 11
（三）舵机反转程序设计 12
五、调试 12
（一）硬件调试 12
（二）软件调试 13
（三）整体测试 13
六、总结 13
致谢 14
参考文献 14
一、引言
（一）选题的背景
随着世界的发展和人口的增加，垃圾问题已经成为了世界难题，许多国家都出现了水资源污染、大气污染，甚至是垃圾围城的现象。我国也面临着不少关于垃圾的问题，其主要问题分以下两大类：
1．资源问 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
题
资源问题其中包括了水资源污染，大气污染，土地资源等。垃圾中最常见的就是塑料制品，他们是石油的提炼物，属于不可再生能源，人们生产消耗的速度已经远远超过大自然的承受能力，又因为它们不可降解，不能回收，价格成本比较低，对环境造成的伤害最为突出。据有效数据显示，每过一秒钟就会有几千个塑料垃圾被丢弃，更可怕的是每年都有几百万吨的垃圾流入海洋。这些数字只是暂时的，如果照这种速度增长下去，地球最终可能还会变成一个“塑料星球”。
2．环境问题
城市垃圾堆积不仅会影响市容，而且容易滋细菌。垃圾中含有病原微生物，容易孽生蚊蝇、蛆虫和老鼠、散发出恶臭，从而使传染病肆意传播，危害人们的身体健康。许多甲烷气体会从堆积的垃圾中被释放出来，因为堆积的垃圾会产生大量的化学反应，甲烷气体会破坏大气中的臭氧层，间接的影响到全球变暖。并且许多带有腐蚀性的酸碱性物质会从垃圾堆中产生，含有重金属的一些垃圾，会被这些溶液溶解掉，最后通过液体渗透进土壤中去，进一步对土壤以及水资源造成污染。后果不堪设想。
（二）智能垃圾桶发展状况
1．二十一世纪，一种节能型的智能垃圾桶诞生了，该垃圾桶利用了太阳能技术，通过光学元件将白天的太阳光转换成我们日常所需的电能，并给设备自身的驱动系统供电，还可以将不用的多余电能储存在备用的蓄电池中，以便使其在缺少电源的情况下能正常工作，节能型垃圾桶大致分为三类，因为其生产时间不同，所以他们的功能也有很大的不同。其中有一种叫做太阳能压缩机的智能垃圾桶性能优异，其利用太阳能作为动力能源，经过自动压缩处理后，可以将垃圾体积缩小到原来的1/8，因而能“吞”下1632升的垃圾。其特点是外部美观，内部密闭性好。但是这些节能型垃圾桶电池板需要安装在很高并且没有遮挡物的地方，而且这种节能型垃圾桶受天气影响也比较严重，所以不能适用于很多地方。
2．伴随着科学技术的突飞猛进，应运而生了一种新式的智能设备－感应式垃圾桶。日本发明了一种移动的垃圾桶，能够准确地接住你扔出去的垃圾，这种垃圾桶利用了微软的Kinect系统，通过监控空间物体的移动轨迹，将移动指令传送到垃圾桶上的接收装置，进而三个轮子的方向和移动，方便人们堆垃圾的处理，但其需要在房间内安装全安方位的摄像头，摄像头拍摄到丢出的物体，然后进行一系列的坐标计算，垃圾桶才能顺利里的接到垃圾。其价格过高，受限制性的因素过多，不适合一些普通家庭的使用。相比于这种垃圾桶，红外感应的垃圾桶更加的方便便捷，并且适用于大部分的普通家庭，不仅外形美观占用的空间小，而且还有效的解决了细菌传染等一系列关于卫生的问题
3.发展趋势
随着我国不断推进垃圾分类以及垃圾回收的政策，垃圾由原来的可回收和不可回收两种类型变为了干垃圾、湿垃圾、可回收物、有害垃圾等多种类型。垃圾桶也需要将具备识别相应垃圾的能力，协助人们分类并完成回收。基于NBloT的智能垃圾桶，从原理上说，智能垃圾桶内置定位系统，配置传感器检测到垃圾桶内温度、是否满溢等信息，然后通过NBLoT低功耗广域网络传输数据，在云端分规划垃圾回收车的路线，及时清理已装满的垃圾桶，依此提高社区的垃圾桶收运效率。但是城市中的垃圾桶数量太多，分类较难，无论采用5G还是NBLoT通信技术，都有一定的推广难度。
（三）选题及研究的意义
垃圾桶作为一个承载垃圾的容器，随着时代的发展也发生了不少的变化，从既不实用也不美观的坑土式垃圾桶，到造型独特，使用方便，功能多样的新型垃圾桶，从只限于家庭使用的私用桶到大街小巷都可见的公共垃圾桶从各种混装的单桶到可回收与不可回收垃圾分装的双桶。可以说，垃圾桶的变化在一点点深化，更加的智能多样化。本课题研究的意义是，普通的垃圾桶需要手动或脚踩，不仅使用起来不方便，还会存在一些卫生感染的隐患，通过红外感应并完成开关盖，解决了人们和垃圾桶的直接接触，避免了人们被细菌感染的隐患同时也顺应了时代发展的潮流。还可以为以后的智能垃圾桶的研究奠定一定的基础，可以在原有的基础上开发出更多地功能。
目录
一、引言 2
（一）选题的背景 2
（二）智能垃圾桶发展状况 2
（三）选题及研究的意义 3
（四）研究的内容及目标 3
二、总体设计 4
（一）软硬件框架（如图2.1所示） 4
（二） STM32f10单片机 4
（三） ARM CortexM3 5
（四）舵机 6
（五）红外感应器 7
三、电路的设计 8
（一）红外感应电路 8
（二）电源电路 8
（三）复位电路 8
（四）晶振电路 9
（五）滤波电路 10
（六）整体电路设计 10
四、系统程序设计 11
（一）软件流程图 11
（二）红外感应程序设计 11
（三）舵机反转程序设计 12
五、调试 12
（一）硬件调试 12
（二）软件调试 13
（三）整体测试 13
六、总结 13
致谢 14
参考文献 14
一、引言
（一）选题的背景
随着世界的发展和人口的增加，垃圾问题已经成为了世界难题，许多国家都出现了水资源污染、大气污染，甚至是垃圾围城的现象。我国也面临着不少关于垃圾的问题，其主要问题分以下两大类：
1．资源问 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
题
资源问题其中包括了水资源污染，大气污染，土地资源等。垃圾中最常见的就是塑料制品，他们是石油的提炼物，属于不可再生能源，人们生产消耗的速度已经远远超过大自然的承受能力，又因为它们不可降解，不能回收，价格成本比较低，对环境造成的伤害最为突出。据有效数据显示，每过一秒钟就会有几千个塑料垃圾被丢弃，更可怕的是每年都有几百万吨的垃圾流入海洋。这些数字只是暂时的，如果照这种速度增长下去，地球最终可能还会变成一个“塑料星球”。
2．环境问题
城市垃圾堆积不仅会影响市容，而且容易滋细菌。垃圾中含有病原微生物，容易孽生蚊蝇、蛆虫和老鼠、散发出恶臭，从而使传染病肆意传播，危害人们的身体健康。许多甲烷气体会从堆积的垃圾中被释放出来，因为堆积的垃圾会产生大量的化学反应，甲烷气体会破坏大气中的臭氧层，间接的影响到全球变暖。并且许多带有腐蚀性的酸碱性物质会从垃圾堆中产生，含有重金属的一些垃圾，会被这些溶液溶解掉，最后通过液体渗透进土壤中去，进一步对土壤以及水资源造成污染。后果不堪设想。
（二）智能垃圾桶发展状况
1．二十一世纪，一种节能型的智能垃圾桶诞生了，该垃圾桶利用了太阳能技术，通过光学元件将白天的太阳光转换成我们日常所需的电能，并给设备自身的驱动系统供电，还可以将不用的多余电能储存在备用的蓄电池中，以便使其在缺少电源的情况下能正常工作，节能型垃圾桶大致分为三类，因为其生产时间不同，所以他们的功能也有很大的不同。其中有一种叫做太阳能压缩机的智能垃圾桶性能优异，其利用太阳能作为动力能源，经过自动压缩处理后，可以将垃圾体积缩小到原来的1/8，因而能“吞”下1632升的垃圾。其特点是外部美观，内部密闭性好。但是这些节能型垃圾桶电池板需要安装在很高并且没有遮挡物的地方，而且这种节能型垃圾桶受天气影响也比较严重，所以不能适用于很多地方。
2．伴随着科学技术的突飞猛进，应运而生了一种新式的智能设备－感应式垃圾桶。日本发明了一种移动的垃圾桶，能够准确地接住你扔出去的垃圾，这种垃圾桶利用了微软的Kinect系统，通过监控空间物体的移动轨迹，将移动指令传送到垃圾桶上的接收装置，进而三个轮子的方向和移动，方便人们堆垃圾的处理，但其需要在房间内安装全安方位的摄像头，摄像头拍摄到丢出的物体，然后进行一系列的坐标计算，垃圾桶才能顺利里的接到垃圾。其价格过高，受限制性的因素过多，不适合一些普通家庭的使用。相比于这种垃圾桶，红外感应的垃圾桶更加的方便便捷，并且适用于大部分的普通家庭，不仅外形美观占用的空间小，而且还有效的解决了细菌传染等一系列关于卫生的问题
3.发展趋势
随着我国不断推进垃圾分类以及垃圾回收的政策，垃圾由原来的可回收和不可回收两种类型变为了干垃圾、湿垃圾、可回收物、有害垃圾等多种类型。垃圾桶也需要将具备识别相应垃圾的能力，协助人们分类并完成回收。基于NBloT的智能垃圾桶，从原理上说，智能垃圾桶内置定位系统，配置传感器检测到垃圾桶内温度、是否满溢等信息，然后通过NBLoT低功耗广域网络传输数据，在云端分规划垃圾回收车的路线，及时清理已装满的垃圾桶，依此提高社区的垃圾桶收运效率。但是城市中的垃圾桶数量太多，分类较难，无论采用5G还是NBLoT通信技术，都有一定的推广难度。
（三）选题及研究的意义
垃圾桶作为一个承载垃圾的容器，随着时代的发展也发生了不少的变化，从既不实用也不美观的坑土式垃圾桶，到造型独特，使用方便，功能多样的新型垃圾桶，从只限于家庭使用的私用桶到大街小巷都可见的公共垃圾桶从各种混装的单桶到可回收与不可回收垃圾分装的双桶。可以说，垃圾桶的变化在一点点深化，更加的智能多样化。本课题研究的意义是，普通的垃圾桶需要手动或脚踩，不仅使用起来不方便，还会存在一些卫生感染的隐患，通过红外感应并完成开关盖，解决了人们和垃圾桶的直接接触，避免了人们被细菌感染的隐患同时也顺应了时代发展的潮流。还可以为以后的智能垃圾桶的研究奠定一定的基础，可以在原有的基础上开发出更多地功能。
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