单片机的智能垃圾桶设计
摘 要智能垃圾桶控制系统指的是以单片机芯片作为控制器并结合其他必要功能模块的角色而实现的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，它的出现和普及大大改变了人们的生活方式，因此本次毕业设计将以单片机控制系统作为研究对象。在硬件系统上使用了目前在大学教学和市场上最受欢迎的51单片机作为控制器芯片，在其片外配置了MQ烟雾浓度传感器、红外对管、蓝牙以及液晶屏等功能模块；在软件上通过C语言编写了程序代码，并通过Keil软件环境进行了程序代码的优化和编译。
目录
一、 引言 1
（一） 智能垃圾桶发展背景介绍 1
（二） 国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 整体设计 2
三、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控核心芯片 3
（二） MQ2烟雾传感器 5
（三） 红外对管模块 5
（四） 蓝牙通信模块 6
（五） 液晶显示器 6
四、 硬件设计 7
（一） 单片机最小系统 7
1. 时钟电路 7
2. 复位电路 8
（二） 垃圾自燃检测电路 8
（三） 垃圾桶空满检测电路 9
（四） 自燃报警电路 9
（五） 蓝牙通信电路 10
（六） 液晶显示器电路 10
五、 软件设计 11
（一） 主程序 11
（二） 垃圾自燃检测子程序 12
（三） 垃圾桶空满检测子程序 12
（四） 蓝牙通信子程序 13
（五） 液晶显示器子程序 14
六、 仿真测试 15
七、 总结 17
参考文献 18
致谢 19
附录一 电路原理图 20
附录二 源程序 21
引言
智能垃圾桶发展背景介绍
所谓的“智能垃圾桶”是指垃圾桶内部被植入了一定程度的控制系统，它已经不再是传统意义上的垃圾桶了，设计人员将程序代码嵌入到其内部的智
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
能控制芯片中，通过控制芯片对传感器、驱动器的操作，从而实现系统的自动运行，实现智能垃圾桶对内部垃圾识别、自动分类处理、运行参数显示、报警或者其他无线通信等功能，这在很大程度上颠覆了人们对于垃圾桶的想象，它的出现是人类社会进入智能时代或者芯时代的一个典型特征，本文将对这种智能垃圾桶控制系统的发展背景、国内外发展现状以及本文设计内容做详细介绍。智能垃圾桶的出现得益于半导体技术的飞速发展与成熟，在半导体技术成熟之前，无论是模拟电子技术还是数字电子技术，都只能停留在理论阶段，很多中设想都得不到实现，因此电子技术长时间停留在举足不前的状态。随着二十世纪中期人类对硅锗等半导体特性特性的发现，科学家迅速意识到该发现将在很快的时间内将人类社会带入一个崭新的时代，果然如科学家所料，许许多多的半导体器件很快出现在人类社会的各个角落，将这种半导体器件应用在许多已存的电子线路中，科学家发现有了半导体器件的加入，电子线路已经不仅仅是普通的电子线路了，它具有了许许多多不可思议的特性，如对电压、电流的放大、衰减、单向导通等，这些特性的实现使得许多电子线路出现了很多“智能特性”。本文介绍的这种智能垃圾桶也得益于半导体器件的出现，通常这种智能系统中的核心部件是一种被称为单片机、DSP、ARM或者FPGA等控制器的芯片，这写芯片在外型上通常有数十个甚至上百个引脚，芯片内部电路通过对这些引脚的高低电平变换，从而实现负责的控制功能，智能垃圾桶就是通过这个特性实现的——主控芯片通过输入输出不同的高低电平或者连续变化的电压，来改变芯片外部模块的状态，如火焰采集器、烟雾采集器、红外采集器、显示器、报警器以及无线数据收发模块等，通过这些模块的有序配合，从而实现了我们所说的智能系统。智能垃圾桶的出现在一定程度上推进了人类社会前进的脚步，它对城市环境的改善以及小区物业的管理提供了更加智能的便利，因此设计出性能更高、功能更强的智能垃圾桶控制系统是非常必要的。
国内外发展现状
目前国内外对于智能垃圾桶的研究可谓是处于一种如火如奈的状态，许许多多国内外的研究所、企业机构以及高校实验室都有对于智能垃圾桶的研究小组，这不仅仅体现了人们对于智能概念的向往和“痴迷”，更体现了智能垃圾桶带给人类社会的便利和“财富”。前不久美国加州大学的一个实验小组向世界宣布了他们的最新研究成果——能够实现食物性质检测的垃圾桶，这种垃圾桶不但能够将倒入其中垃圾食物的全方位性质检测，更能够将其中有益的实物进行收集并将其进行导出并供给周围的流浪狗流浪猫进行实用，这在很大程度上体现了人类学向往自然和谐的理念；在国内，东部沿海高校也推出了类似的智能垃圾桶控制系统，他们的系统主要亮点在于能够在桶内部再次进行不同性质垃圾的分类，大大降低了工作人员的工作量。
本文主要研究内容
本次的毕业设计将在传统智能垃圾桶系统的发展基础上，设计出一款能够实现智能垃圾桶功能的智能智能垃圾桶控制系统，并选用目前市场上使用最为广泛的51单片机作为控制系统的主控器件，在文章结构上，第一章主要对智能垃圾桶系统的发展背景和当前的发展背景做了主要阐述；第二章对智能控制系统的整体结构进行了设计，并且确立了结构中各模块所要使用到的元器件；第三章将对各模块的电气原理图进行了设计，并且对设计原理以及设计思路进行了详细的描述；第四章对系统的软件程序进行了设计，通过了Visio绘图软件绘制了流程图进行了软件的工作流程描述。
在功能实现上，本课题将以AT89C51芯片作为主控单片机，设计了一款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，在硬件上将通过复位电路以及晶振电路构成51单片机最小系统电路，实现对红外对管、烟雾传感器、蜂鸣器以及蓝牙模块的驱动，通过红外对管传感器实现对垃圾桶是否已满进行不断检测，通过烟雾传感器实现对垃圾桶是否发生自燃进行快速检测；通过蜂鸣器构建报警电路实现对发生自燃时进行报警，并且通过单片机对HC05蓝牙模块的驱动，实现将垃圾桶运行状态进行发送，发送到管理者的手机界面上。
整体设计
通过上文对智能垃圾桶控制系统的详细讲解以及功能分析，在主要元器件以及控制芯片被确定后，本章开始对智能垃圾桶控制系统的硬件电路结构进行设计，在进行各个模块实际电路的详细设计前，对于系统的总体原理框图的设计是非常有必要的，如下图所示，其中框图中最核心的部分为51单片机部分，其他模块都通过51单片机的驱动或者读取/写入进行工作，从而相互配合实现系统的总体功能，下面对各模块的主要功能做简要介绍。
目录
一、 引言 1
（一） 智能垃圾桶发展背景介绍 1
（二） 国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 整体设计 2
三、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控核心芯片 3
（二） MQ2烟雾传感器 5
（三） 红外对管模块 5
（四） 蓝牙通信模块 6
（五） 液晶显示器 6
四、 硬件设计 7
（一） 单片机最小系统 7
1. 时钟电路 7
2. 复位电路 8
（二） 垃圾自燃检测电路 8
（三） 垃圾桶空满检测电路 9
（四） 自燃报警电路 9
（五） 蓝牙通信电路 10
（六） 液晶显示器电路 10
五、 软件设计 11
（一） 主程序 11
（二） 垃圾自燃检测子程序 12
（三） 垃圾桶空满检测子程序 12
（四） 蓝牙通信子程序 13
（五） 液晶显示器子程序 14
六、 仿真测试 15
七、 总结 17
参考文献 18
致谢 19
附录一 电路原理图 20
附录二 源程序 21
引言
智能垃圾桶发展背景介绍
所谓的“智能垃圾桶”是指垃圾桶内部被植入了一定程度的控制系统，它已经不再是传统意义上的垃圾桶了，设计人员将程序代码嵌入到其内部的智
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
能控制芯片中，通过控制芯片对传感器、驱动器的操作，从而实现系统的自动运行，实现智能垃圾桶对内部垃圾识别、自动分类处理、运行参数显示、报警或者其他无线通信等功能，这在很大程度上颠覆了人们对于垃圾桶的想象，它的出现是人类社会进入智能时代或者芯时代的一个典型特征，本文将对这种智能垃圾桶控制系统的发展背景、国内外发展现状以及本文设计内容做详细介绍。智能垃圾桶的出现得益于半导体技术的飞速发展与成熟，在半导体技术成熟之前，无论是模拟电子技术还是数字电子技术，都只能停留在理论阶段，很多中设想都得不到实现，因此电子技术长时间停留在举足不前的状态。随着二十世纪中期人类对硅锗等半导体特性特性的发现，科学家迅速意识到该发现将在很快的时间内将人类社会带入一个崭新的时代，果然如科学家所料，许许多多的半导体器件很快出现在人类社会的各个角落，将这种半导体器件应用在许多已存的电子线路中，科学家发现有了半导体器件的加入，电子线路已经不仅仅是普通的电子线路了，它具有了许许多多不可思议的特性，如对电压、电流的放大、衰减、单向导通等，这些特性的实现使得许多电子线路出现了很多“智能特性”。本文介绍的这种智能垃圾桶也得益于半导体器件的出现，通常这种智能系统中的核心部件是一种被称为单片机、DSP、ARM或者FPGA等控制器的芯片，这写芯片在外型上通常有数十个甚至上百个引脚，芯片内部电路通过对这些引脚的高低电平变换，从而实现负责的控制功能，智能垃圾桶就是通过这个特性实现的——主控芯片通过输入输出不同的高低电平或者连续变化的电压，来改变芯片外部模块的状态，如火焰采集器、烟雾采集器、红外采集器、显示器、报警器以及无线数据收发模块等，通过这些模块的有序配合，从而实现了我们所说的智能系统。智能垃圾桶的出现在一定程度上推进了人类社会前进的脚步，它对城市环境的改善以及小区物业的管理提供了更加智能的便利，因此设计出性能更高、功能更强的智能垃圾桶控制系统是非常必要的。
国内外发展现状
目前国内外对于智能垃圾桶的研究可谓是处于一种如火如奈的状态，许许多多国内外的研究所、企业机构以及高校实验室都有对于智能垃圾桶的研究小组，这不仅仅体现了人们对于智能概念的向往和“痴迷”，更体现了智能垃圾桶带给人类社会的便利和“财富”。前不久美国加州大学的一个实验小组向世界宣布了他们的最新研究成果——能够实现食物性质检测的垃圾桶，这种垃圾桶不但能够将倒入其中垃圾食物的全方位性质检测，更能够将其中有益的实物进行收集并将其进行导出并供给周围的流浪狗流浪猫进行实用，这在很大程度上体现了人类学向往自然和谐的理念；在国内，东部沿海高校也推出了类似的智能垃圾桶控制系统，他们的系统主要亮点在于能够在桶内部再次进行不同性质垃圾的分类，大大降低了工作人员的工作量。
本文主要研究内容
本次的毕业设计将在传统智能垃圾桶系统的发展基础上，设计出一款能够实现智能垃圾桶功能的智能智能垃圾桶控制系统，并选用目前市场上使用最为广泛的51单片机作为控制系统的主控器件，在文章结构上，第一章主要对智能垃圾桶系统的发展背景和当前的发展背景做了主要阐述；第二章对智能控制系统的整体结构进行了设计，并且确立了结构中各模块所要使用到的元器件；第三章将对各模块的电气原理图进行了设计，并且对设计原理以及设计思路进行了详细的描述；第四章对系统的软件程序进行了设计，通过了Visio绘图软件绘制了流程图进行了软件的工作流程描述。
在功能实现上，本课题将以AT89C51芯片作为主控单片机，设计了一款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，在硬件上将通过复位电路以及晶振电路构成51单片机最小系统电路，实现对红外对管、烟雾传感器、蜂鸣器以及蓝牙模块的驱动，通过红外对管传感器实现对垃圾桶是否已满进行不断检测，通过烟雾传感器实现对垃圾桶是否发生自燃进行快速检测；通过蜂鸣器构建报警电路实现对发生自燃时进行报警，并且通过单片机对HC05蓝牙模块的驱动，实现将垃圾桶运行状态进行发送，发送到管理者的手机界面上。
整体设计
通过上文对智能垃圾桶控制系统的详细讲解以及功能分析，在主要元器件以及控制芯片被确定后，本章开始对智能垃圾桶控制系统的硬件电路结构进行设计，在进行各个模块实际电路的详细设计前，对于系统的总体原理框图的设计是非常有必要的，如下图所示，其中框图中最核心的部分为51单片机部分，其他模块都通过51单片机的驱动或者读取/写入进行工作，从而相互配合实现系统的总体功能，下面对各模块的主要功能做简要介绍。
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