智能垃圾桶控制系统设计与实现
摘 要本课题完成的这种类型的智能垃圾桶控制系统相对当前市面上绝大多数相关产品来说具有更高的指标，与此同时在稳定性方面也具有很大的优秀性能。通过软硬件系统的配置，此智能垃圾桶控制系统主要可以实现垃圾桶盖的自动开启、关闭、安全保护以及液晶显示等功能，通过液晶屏显示电路、步进电机电路、ULN2003驱动和等电路的配置而且结合C语言的高效执行性，使该款智能垃圾桶控制系统突破了当前市面上所有产品所存在的弊端，增加了整体的平均性能，不但如此，在功率消耗上也是具备大幅度的亮点的，因为这种类型的智能垃圾桶系统使用的是AT89C51来作为主控核心，它可以引导系统自动进入含有低功耗的低时钟频率工作模式，将系统对电流的需要降到最低，而且仍然保持平稳的运行。这种系统的实现在另一个角度来说是对绝大多数相关系统的优化和功能优化，通过对每个角度精心的设计，实现了这款性价比极高的智能垃圾桶控制系统。
目录
一、 引言 1
（一） 智能垃圾桶的发展背景 1
（二） 智能垃圾桶的发展现状 2
（三） 主要内容 2
二、 智能垃圾桶的方案设计 2
三、 系统硬件设计 4
（一） 智能垃圾桶的主控电路设计 4
1. AT89C51单片机简介 4
2. 最小系统电路设计 4
（二） 垃圾桶盖拖动电路设计 5
1. 小型步进电机简介 5
2. ULN2003步进电机驱动芯片简介 6
3. 垃圾桶盖拖动电路设计 6
（三） 人体检测电路设计 7
1. 红外对管传感器简介 7
2. 人体检测电路设计 8
（四） 垃圾桶显示屏电路设计 9
（五） 按键操控电路设计 10
四、 系统软件设计 11
（一） 智能垃圾桶的主程序流程设计 11
（二） 垃圾桶盖拖动流程设计 12
（三） 垃圾桶显示流程设计 12
（四） 人体检测流程设计 13
五、 实物安装 15
总结与展望 17
参考文献 17
致谢 18
附录 20 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
引言
智能垃圾桶的发展背景
本论文将要研究的这款智能垃圾桶系统是基于传感器来实现的，近年来传感器件正在由传统型向新型发展，由于传感器件是智能垃圾桶系统以至是各控制系统都要使用到的元器件，它是控制系统获取外界信号的首要部件，从而传感器件效果的高低和使用方法直接关系到整个系统的效果，全面数字化、微型化和高精度化是传感器未来的发展方向。近年来快速壮大的多传感器化技术使传感器技术正在迈向新的历史时期，本次论文涉及到的智能垃圾桶控制系统亦和这项技术的发展息息相关，在表面上看来这项技术主要实现的工作是把多个功能各异的智能传感器在同一种系统中进行并行应用，从而赢得多个检测到的信号，其实不然，这不仅仅是总数上的增加，它的主要亮点在于从多种功能各异的信号中进行互相融合以此衍生出对更高层信息的提取和判别。过去选用非智能方式配置的智能垃圾桶控制系统在使用上尤为麻烦，因为不能通过目标代码完成完全的自动化，从而在使用过程中一般必需耗费丰富的人力物力来对正在运行状态的系统进行监护，这类使用方式相对于今天的嵌入式智能垃圾桶控制系统来说是非常不方便的，很容易触及到这款器件的性能瓶颈。
图1 智能垃圾桶
嵌入式智能垃圾桶控制系统的出现带来了智能概念，由于这种类型的系统多是由高性价比的智能芯片结合高性能传感器实现的，在单片机中就集成了几十万甚至上百万个晶体管，只需通过程序的良好构建，几乎能够完成任意功能，该智能理念使得开发人员可以把自己的配置想法完美的嵌入到软硬件系统中。近些年迅速崛起的无线网络技术更加给这种智能垃圾桶系统的发展注入了新鲜的源泉，这类技术最后也实现了嵌入式，就是把无线网络技术放在嵌入式系统中应用，使嵌入式智能垃圾桶系统具备了无线通信的效果，ZigBee、蓝牙和GPRS等技术的普及，使多个智能垃圾桶控制系统之间实现了信号互补使用，这也很迎合了目前数据处理技术正向信息处理技术过渡的趋势，即通过多种渠道为系统获取尽可能多的信号，从这些信号中整合出有效的信息进行判别而且加以利用，这是从数据层到信息层的转变，智能垃圾桶系统未来也会向这个目标发展。本次毕业设计将以基于AT89C51的智能垃圾桶控制系统作为设计目标，把通过AT89C51最小系统的建立，完成对周围传感器、液晶显示屏、按键和其它功能电路的控制，对智能垃圾桶控制系统的每一项功能指标进行实现。
智能垃圾桶的发展现状
通过对一份前段时间展出的调查报告的信号显示，智能智能垃圾桶系统目前在国内外都已取得了很大程度的普及，在人们生产生活的各种角落，都能看到智能智能垃圾桶控制系统的影子，这类控制系统基本上影响着人们的生产生活。当前国际上的研究重点主要放在了对智能垃圾桶系统的高清晰度液晶显示、电机拖动、电脉冲信号功率放大和人体信号捕捉等功能上，在这些方面不管是国内还是国外都取得了较大的研究成果，在未来的研究过程中假如要取得越发丰硕的成果，国际上还需要互相进行参考。遵循调查内容显示，无论是在成本还是技术含量方面，国内外在智能垃圾桶系统的研究领域都已取得了相当大的成果，但是通过对智能垃圾桶系统的历史调研之后知道，智能垃圾桶控制系统在国外的历史上发展过程比较早，在智能化方面取得了比较大的成果。
主要内容
本课题设计了一款智能垃圾桶控制系统，接着是本课题将要实现的设计内容和指标功能：
1、按下智能垃圾桶的开启/关闭按钮后，步进电机拖动垃圾桶盖打开/闭合；
2、垃圾桶盖的开启和关闭速度受距离影响，垃圾桶盖刚开启时，为防止伤害周围人群，系统降低垃圾桶盖的开启速度；当打开一定角度时，全速开启或关闭；
3、系统的运行状态可通过液晶屏进行显示。
智能垃圾桶的方案设计
在对智能垃圾桶系统的硬件电路原理图以及程序语言构建之前，本课题对智能垃圾桶系统的一切将要完成的效果进行了归纳和总结，把所有功能划分到相应的必要模块中，通过对各必要模块进行详细设计，以此实现最后的课题目标，接着的智能垃圾桶系统结构框图可以清楚的显示该系统的设计方案，可以看出这种系统是在AT89C51场合上进行设计的，每一个模块与单片机芯片的数据交互方向根据框图中的箭头进行流动。
目录
一、 引言 1
（一） 智能垃圾桶的发展背景 1
（二） 智能垃圾桶的发展现状 2
（三） 主要内容 2
二、 智能垃圾桶的方案设计 2
三、 系统硬件设计 4
（一） 智能垃圾桶的主控电路设计 4
1. AT89C51单片机简介 4
2. 最小系统电路设计 4
（二） 垃圾桶盖拖动电路设计 5
1. 小型步进电机简介 5
2. ULN2003步进电机驱动芯片简介 6
3. 垃圾桶盖拖动电路设计 6
（三） 人体检测电路设计 7
1. 红外对管传感器简介 7
2. 人体检测电路设计 8
（四） 垃圾桶显示屏电路设计 9
（五） 按键操控电路设计 10
四、 系统软件设计 11
（一） 智能垃圾桶的主程序流程设计 11
（二） 垃圾桶盖拖动流程设计 12
（三） 垃圾桶显示流程设计 12
（四） 人体检测流程设计 13
五、 实物安装 15
总结与展望 17
参考文献 17
致谢 18
附录 20 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
引言
智能垃圾桶的发展背景
本论文将要研究的这款智能垃圾桶系统是基于传感器来实现的，近年来传感器件正在由传统型向新型发展，由于传感器件是智能垃圾桶系统以至是各控制系统都要使用到的元器件，它是控制系统获取外界信号的首要部件，从而传感器件效果的高低和使用方法直接关系到整个系统的效果，全面数字化、微型化和高精度化是传感器未来的发展方向。近年来快速壮大的多传感器化技术使传感器技术正在迈向新的历史时期，本次论文涉及到的智能垃圾桶控制系统亦和这项技术的发展息息相关，在表面上看来这项技术主要实现的工作是把多个功能各异的智能传感器在同一种系统中进行并行应用，从而赢得多个检测到的信号，其实不然，这不仅仅是总数上的增加，它的主要亮点在于从多种功能各异的信号中进行互相融合以此衍生出对更高层信息的提取和判别。过去选用非智能方式配置的智能垃圾桶控制系统在使用上尤为麻烦，因为不能通过目标代码完成完全的自动化，从而在使用过程中一般必需耗费丰富的人力物力来对正在运行状态的系统进行监护，这类使用方式相对于今天的嵌入式智能垃圾桶控制系统来说是非常不方便的，很容易触及到这款器件的性能瓶颈。
图1 智能垃圾桶
嵌入式智能垃圾桶控制系统的出现带来了智能概念，由于这种类型的系统多是由高性价比的智能芯片结合高性能传感器实现的，在单片机中就集成了几十万甚至上百万个晶体管，只需通过程序的良好构建，几乎能够完成任意功能，该智能理念使得开发人员可以把自己的配置想法完美的嵌入到软硬件系统中。近些年迅速崛起的无线网络技术更加给这种智能垃圾桶系统的发展注入了新鲜的源泉，这类技术最后也实现了嵌入式，就是把无线网络技术放在嵌入式系统中应用，使嵌入式智能垃圾桶系统具备了无线通信的效果，ZigBee、蓝牙和GPRS等技术的普及，使多个智能垃圾桶控制系统之间实现了信号互补使用，这也很迎合了目前数据处理技术正向信息处理技术过渡的趋势，即通过多种渠道为系统获取尽可能多的信号，从这些信号中整合出有效的信息进行判别而且加以利用，这是从数据层到信息层的转变，智能垃圾桶系统未来也会向这个目标发展。本次毕业设计将以基于AT89C51的智能垃圾桶控制系统作为设计目标，把通过AT89C51最小系统的建立，完成对周围传感器、液晶显示屏、按键和其它功能电路的控制，对智能垃圾桶控制系统的每一项功能指标进行实现。
智能垃圾桶的发展现状
通过对一份前段时间展出的调查报告的信号显示，智能智能垃圾桶系统目前在国内外都已取得了很大程度的普及，在人们生产生活的各种角落，都能看到智能智能垃圾桶控制系统的影子，这类控制系统基本上影响着人们的生产生活。当前国际上的研究重点主要放在了对智能垃圾桶系统的高清晰度液晶显示、电机拖动、电脉冲信号功率放大和人体信号捕捉等功能上，在这些方面不管是国内还是国外都取得了较大的研究成果，在未来的研究过程中假如要取得越发丰硕的成果，国际上还需要互相进行参考。遵循调查内容显示，无论是在成本还是技术含量方面，国内外在智能垃圾桶系统的研究领域都已取得了相当大的成果，但是通过对智能垃圾桶系统的历史调研之后知道，智能垃圾桶控制系统在国外的历史上发展过程比较早，在智能化方面取得了比较大的成果。
主要内容
本课题设计了一款智能垃圾桶控制系统，接着是本课题将要实现的设计内容和指标功能：
1、按下智能垃圾桶的开启/关闭按钮后，步进电机拖动垃圾桶盖打开/闭合；
2、垃圾桶盖的开启和关闭速度受距离影响，垃圾桶盖刚开启时，为防止伤害周围人群，系统降低垃圾桶盖的开启速度；当打开一定角度时，全速开启或关闭；
3、系统的运行状态可通过液晶屏进行显示。
智能垃圾桶的方案设计
在对智能垃圾桶系统的硬件电路原理图以及程序语言构建之前，本课题对智能垃圾桶系统的一切将要完成的效果进行了归纳和总结，把所有功能划分到相应的必要模块中，通过对各必要模块进行详细设计，以此实现最后的课题目标，接着的智能垃圾桶系统结构框图可以清楚的显示该系统的设计方案，可以看出这种系统是在AT89C51场合上进行设计的，每一个模块与单片机芯片的数据交互方向根据框图中的箭头进行流动。
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