曹家豪 楊利亞 林科良 朱冠融 徐特立 應(yīng)宏 沈柯安

摘 要：本文設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的自動(dòng)感應(yīng)垃圾桶，該垃圾桶具有自動(dòng)開蓋功能，避免了傳統(tǒng)垃圾桶在使用過(guò)程中，要用手按壓或用腳踩壓才能開蓋所帶來(lái)的不方便和不衛(wèi)生等問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī);垃圾桶

垃圾桶是人類生活中的必需品，伴隨著人類走過(guò)了每一個(gè)時(shí)代。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和人們生活水平的提高，大家對(duì)生活品質(zhì)也更為關(guān)注。目前市面上的垃圾桶有帶蓋和不帶蓋的兩種形式，不帶蓋的垃圾桶不僅會(huì)影響美觀，而且會(huì)因?yàn)楫愇兜臄U(kuò)散影響生活空氣環(huán)境。帶蓋的垃圾桶需要用手按壓或用腳踩壓才開蓋，這種開蓋方式既不方便也不衛(wèi)生。本文設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)的自動(dòng)感應(yīng)垃圾桶，會(huì)自動(dòng)判斷是否有人接近，有人接近時(shí)垃圾桶蓋自動(dòng)打開，離開時(shí)桶蓋自動(dòng)關(guān)閉。這樣有效抑制異味的散發(fā)，扔垃圾時(shí)能自動(dòng)開蓋，避免接觸，有效抑制細(xì)菌傳播，給我們生活帶來(lái)便利和健康。

1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

控制器是自動(dòng)感應(yīng)垃圾桶的核心部件，本系統(tǒng)選用STC89C52RC單片機(jī)作為控制器。此單片機(jī)是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能 CMOS 8位微控制器，具有8K字節(jié)系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器[1]。具有成本低、小巧、易于產(chǎn)品化，能方便的構(gòu)成各種智能設(shè)備及各種智能儀器儀表等特點(diǎn)。

熱釋電紅外傳感器模塊是熱釋電紅外傳感器信號(hào)處理芯片配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構(gòu)成的被動(dòng)式紅外開關(guān)。該模塊結(jié)構(gòu)如圖1所示，有三個(gè)引腳，“+”與“-”端接直流工作電壓4.5—20V，“+”端接正極，“out”端是輸出端，當(dāng)有人靠近時(shí)，輸出端輸出電壓為3V，當(dāng)無(wú)人靠近時(shí)，輸出電壓為0。這樣就可以通過(guò)輸出端的輸出的電壓來(lái)感測(cè)人有沒(méi)有靠近垃圾桶。

熱釋電紅外模塊通過(guò)“out”腳可以接收到人體有沒(méi)有靠近的信息，再把信息通過(guò)單片機(jī)的I/0口發(fā)送到單片機(jī)，再利用單片機(jī)來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)垃圾桶蓋開啟和關(guān)閉控制。本設(shè)計(jì)采用直流電機(jī)，直流電機(jī)的兩個(gè)引腳接上的直流電源極性來(lái)決定電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，但是由于單片機(jī)I/0端驅(qū)動(dòng)能力有限，所以我們選用LMD18200芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)。LMD18200是專用于直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的H橋組件。同一芯片上集成有CMOS控制電路和DMOS功率器件，利用它可以與主處理器、電機(jī)和增量型編碼器構(gòu)成一個(gè)完整的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。它有11個(gè)引腳，采用TO-220和雙列直插式封裝，圖2所示為TO-220封裝的LMD18200芯片外形及引腳說(shuō)明。LMD18200邏輯真值表如表1所示，當(dāng)單片機(jī)I/O給LMD18200芯片的控制信號(hào)為5腳（PWM）為H、3腳（轉(zhuǎn)向）為H、4腳（剎車）為L(zhǎng)，控制的電機(jī)就正轉(zhuǎn)，若要電機(jī)停止，只需讓4腳（剎車）為H。當(dāng)控制信號(hào)為5腳（PWM）為H、3腳（轉(zhuǎn)向）為L(zhǎng)、4腳（剎車）為L(zhǎng)，控制的電機(jī)就反轉(zhuǎn)，若要電機(jī)停止，只需讓4腳（剎車）為H，單片機(jī)通過(guò)LMD18200芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，來(lái)控制垃圾桶蓋開啟和關(guān)閉。直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊芯片LMD18200的電壓需要+12V，12V的電壓通過(guò)7805穩(wěn)壓模塊穩(wěn)壓成+5V電源，為單片機(jī)供電。

我們用P0.0口作為紅外控制端，分別用單片機(jī)P1.0、P1.3、P1.7三個(gè)I/O口來(lái)控制LMD18200的方向輸入端（DIR）、剎車輸入端（BPAKE）、PWM端。經(jīng)上面分析，當(dāng)P1.7=1、P1.0=1、P1.3=0，電機(jī)正轉(zhuǎn)，要使電機(jī)停止，只需讓P1.3=1。當(dāng)P1.7=1、P1.0=0、P1.3=0，電機(jī)反轉(zhuǎn)，要使電機(jī)停止，只需讓P1.3=1。其控制的關(guān)鍵程序段如下所示。

while（1）

{ if（（P0_0==1）&&（flag==0）） //flag是桶蓋打開標(biāo)志位，1表示桶蓋打開，0表關(guān)閉

{P1.7=1; P1.0=1; P1.3=0; //電機(jī)正轉(zhuǎn)，控制打開桶蓋

delay（20000）; //延時(shí)，等待桶蓋打開完成

P1_3=1; //電機(jī)停轉(zhuǎn)，保持桶蓋打開狀態(tài)

flag=1;} //設(shè)置桶蓋打開標(biāo)志

else if（P0_0==1&&flag==1）

{ {P1.7=1; P1.0=0; P1.3=0; //電機(jī)反向運(yùn)轉(zhuǎn)，關(guān)閉桶蓋

delay（20000）; //延時(shí)，等待桶蓋關(guān)閉完成

P1_4=1;//電機(jī)停轉(zhuǎn)，保持桶蓋關(guān)閉狀態(tài)

flag=0;//設(shè)置桶蓋關(guān)閉標(biāo)志

} }

2、結(jié)果調(diào)試

在PROTUES軟件中我們用開關(guān)SW1模擬是否有人接近S1打到1處，表示有人接近垃圾桶，電機(jī)正轉(zhuǎn)，幾秒后電機(jī)停轉(zhuǎn)，保持桶蓋打開狀態(tài)。S1打到2處，表示離開，電機(jī)反轉(zhuǎn)，幾秒后電機(jī)停轉(zhuǎn)，保持桶蓋關(guān)閉狀態(tài) 。經(jīng)仿真調(diào)試，結(jié)果正確。

3、結(jié)論

本文設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的自動(dòng)感應(yīng)垃圾桶，操作方便。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)完全達(dá)到了“大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目“的設(shè)計(jì)要求，并且設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、擴(kuò)展性好、安裝維護(hù)簡(jiǎn)單，具有很強(qiáng)的使用價(jià)值。能夠應(yīng)用于智能垃圾桶生產(chǎn)與生活使用中，能提高生活水平。

[參考文獻(xiàn)]

[1]張仁朝，蔡小蘭，陳房添. 基于單片機(jī)控制的智能環(huán)保垃圾桶設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)試，2019，8.

基金項(xiàng)目：本文屬臺(tái)州市大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目資助（ 2019DKC13）

（作者單位：臺(tái)州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 臺(tái)州 318000）