羅素楓

摘 要：在我國城市現(xiàn)代化的快速建設(shè)進(jìn)程中，我國的城市垃圾仍然采用混裝回收和運輸?shù)奶幚矸绞?，這就加大了后期處理工作的難度，并且也帶來了諸多的問題。為了更好地解決這類問題，就設(shè)計了以AT89S52單片機為核心的智能垃圾分類收集系統(tǒng)，這一系統(tǒng)應(yīng)由兩部分組成，分別為無人操作垃圾收集車和回收站控制系統(tǒng)，借助于LCD顯示電路和無線通信技術(shù)，前者可以實現(xiàn)尋找垃圾桶、路線行駛、垃圾的上下車、垃圾的分類和垃圾的入站等功能，后者則可以監(jiān)控整個操作過程，采用這一系統(tǒng)不但節(jié)約了大量的人力、物力和財力，同時也有效地降低了垃圾進(jìn)站后的分類處理難度，具有較高的應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：單片機；垃圾分類收集；系統(tǒng)設(shè)計

中圖分類號：R246 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能

1.1 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)

這一系統(tǒng)設(shè)計由兩部分組成，分別是無人操作垃圾收集車系統(tǒng)和回收站控制系統(tǒng)，前者主要包括單片機控制模塊、傳感器模塊、行程驅(qū)動模塊、機械手臂模塊以及無線接收和無線發(fā)射模塊，而后者則包含了單片機控制模塊、卸車機械模塊、鍵盤輸入模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊以及無線接收和無線發(fā)射模塊，他們的控制器件都是AT89S52單片機，借助于各自的無線接收和無線發(fā)射模塊實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的傳送和接收，如圖1和圖2所示。

1.2 系統(tǒng)的具體功能

當(dāng)采用這一系統(tǒng)并開啟后，無人操作垃圾收集車能夠沿著事先已經(jīng)設(shè)定好的線路行駛，當(dāng)檢測到垃圾桶的位置后，那么借助于無線發(fā)射和無線接收模塊，就能將無人操作垃圾收集車的實時工作狀態(tài)發(fā)送給回收站控制系統(tǒng)?；厥照究刂葡到y(tǒng)在接收到信息后，其就會發(fā)送指令以控制垃圾收集車的行駛方向、車速以并控制好機械手臂的動作，此時垃圾收集車就會啟動機械手臂并將垃圾桶中的垃圾分類導(dǎo)入車內(nèi)的集裝箱中。任務(wù)完成后，無人操作垃圾收集車就會沿原路自動返回，此時同樣會將返回信息傳送給回收站控制系統(tǒng)，回收站控制系統(tǒng)發(fā)出指令并啟動卸車機械模塊，垃圾車會將車上的垃圾集裝箱卸載下來，任務(wù)完成后，垃圾收集車返回到停車場。

2.無人操作垃圾收集車系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 系統(tǒng)硬件的設(shè)計

無人操作垃圾收集車的硬件系統(tǒng)采用單片機和兩個光電傳感器。其中，單片機采用的傳感器信號，其能夠有效地處理信號，并能夠準(zhǔn)確地控制直流減速電機的加速和減速以及正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)；左右兩側(cè)各有一個光電傳感器并安裝在車底，光電傳感器具有很多優(yōu)勢，如操作簡單、安裝方便以及體積小等。兩者共同構(gòu)成了無人操作垃圾收集車系統(tǒng)，并能夠?qū)崿F(xiàn)無熱車的沿軌道行駛、原地調(diào)頭、加速、左轉(zhuǎn)以及右轉(zhuǎn)等功能。

2.2 系統(tǒng)軟件的設(shè)計

在垃圾收集車的行駛過程中，光電傳感器能夠采集到信號并傳送給單片機，單片機在接收到信號會立即進(jìn)行判斷，從而明確垃圾收集車應(yīng)該執(zhí)行的任務(wù)。光電傳感器會先采集到垃圾箱的位置信號并傳送給單片機，而單片機也會對信號進(jìn)行判定，從而確定垃圾回收車是否應(yīng)該停下來以及是否要用機械手臂夾住垃圾桶并將垃圾分類的倒入集裝箱中，針對每一個垃圾桶，系統(tǒng)都會如此反復(fù)的作業(yè)，全部收集好后將垃圾箱送到回收站，其具體的軟件設(shè)計圖如圖3所示。

3.回收站控制系統(tǒng)的設(shè)計

3.1 回收站控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計。其硬件部分主要包括兩大機構(gòu)，分別是上車機構(gòu)和下車機構(gòu)，前者的主要任務(wù)是在無人操作垃圾收集車出站之前將垃圾箱都裝上車，而后者的任務(wù)就是將在車上的垃圾箱取下來，在無線通信模塊的支持下，回收站能夠與垃圾收集車進(jìn)行實時的信息通信，通信后單片機能夠立即處理接到的信號并控制步進(jìn)電機，從而實現(xiàn)垃圾箱的上車和下車操作。

3.2 回收站控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計

要想真正的實現(xiàn)垃圾桶的上下車作業(yè)，那么就必須結(jié)合好三大設(shè)備，它們是直流減速電動機、行程開關(guān)和金屬舵機，而金屬舵機采用的是PWM信號，它的上升沿和下降沿的時間寬度是其最大特點，在無人操作垃圾收集車的行駛過程中，傳感器會先檢測到垃圾桶的位置并且車會停止行駛，舵機啟動并能夠夾住垃圾桶，此時直流減速電動機會啟動并且正轉(zhuǎn)運行，機械手臂會上升到一定高度，之后直流減速電動機會停止運轉(zhuǎn)并延時運行，在將垃圾桶內(nèi)的垃圾倒出后，直流減速電動機又重新啟動并反轉(zhuǎn)運行并將垃圾桶放回到原來位置，之后機械手松開并且舵機和直流減速電動機都處于反轉(zhuǎn)運行的狀態(tài)，這就實現(xiàn)了垃圾桶的上車和下車任務(wù)，如此反復(fù)的分類收集到每一個垃圾桶內(nèi)的垃圾。

在無人操作垃圾收集車的進(jìn)站和出站過程中，借助于無線通信技術(shù)其就會與回收站控制系統(tǒng)傳送信息，回收站控制系統(tǒng)在接收到垃圾收集車即將到達(dá)的信息后，此時回收站控制系統(tǒng)就會做好取下垃圾回收車上垃圾集裝箱的準(zhǔn)備。本系統(tǒng)上采用的無線接收模塊為TDL-9915，采用的無線發(fā)射模塊為TK200-T，適當(dāng)?shù)馗难b現(xiàn)有的無線發(fā)射模塊，單片機控制接鍵接通，而借助鎖存技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)無線發(fā)射模塊和無線接收模塊的通信功能，其具有干擾少、靈敏度高、消耗低以及穩(wěn)定性好的優(yōu)點，并且能夠準(zhǔn)確并且高效地完成自動垃圾桶的上車和下車任務(wù)。

結(jié)語

綜上所述，對此系統(tǒng)進(jìn)行了一定時間的測試，無人操作垃圾收集車和回收站控制系統(tǒng)的工作性能都是十分穩(wěn)定的，在道路空閑或是深夜時，垃圾收集車都可以工作并能夠沿著既定路線行駛，能夠分類的收集可回收垃圾和不可回收垃圾，并將收集到的垃圾送往回收站，保證了我國道路交通的順利通行，并真正地解決了現(xiàn)階段中小城市垃圾混合收集困難的問題，為我國建立環(huán)保節(jié)約型社會提供了有力保障。

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