西北民族大學 齊 彥

隨著人們生活水平日益提高，垃圾的排放量也在增加。我們都知道，垃圾是放錯位置的資源，為了實現(xiàn)資源的循環(huán)利用，垃圾分類就成為當下的一個重要課題。要想解決這一問題，可從兩方面著手：一是通過各種形式的宣傳和教育，提高人們對于垃圾分類的自覺意識；二是要從設施上著手，讓人們在投放垃圾時可以輕松并準確無誤的將垃圾進行分類投放。傳統(tǒng)的分類垃圾桶并不能很好的解決這一問題，為了可以在較短的時間內解決這一問題，本次研究主要是從設施上入手，研發(fā)一款語音識別智能垃圾桶，只要說出垃圾的名稱，對應的垃圾桶蓋將自動打開并語音提示所丟垃圾的種類，這樣便可以在源頭上解決垃圾分類問題。

隨著垃圾排放量增加，垃圾處理工作愈發(fā)艱難，在垃圾分類處理的過程中也暴露了諸多的問題，小的問題累加到一起就會出現(xiàn)難以解決的大問題。垃圾桶是垃圾處理的第一道程序，也是發(fā)生問題最多的所在。為此，我們對蘭州市垃圾桶進行了調研，也對蘭州部分市民進行了采訪。綜合調研采訪結果，發(fā)現(xiàn)了諸多垃圾處理的問題，因而我們研發(fā)了一款語音識別智能垃圾桶，很好的解決了傳統(tǒng)垃圾桶的諸多不足之處，旨在從源頭上解決垃圾處理問題。

1 傳統(tǒng)垃圾桶的不足

（1）傳統(tǒng)意義上的垃圾桶是沒有垃圾分類這一概念的，所有的垃圾都丟進一個垃圾桶是絕大多數(shù)人們的習慣。直到現(xiàn)在，雖然分類垃圾桶已經(jīng)出現(xiàn)，但是傳統(tǒng)的垃圾桶依然存在特別是在農村地區(qū)。經(jīng)調查，原因主要是農村里大多數(shù)都是老年人，文化水平普遍不高，他們很難準確判斷垃圾的種類，所以即使有分類垃圾桶，依然不能解決垃圾分類問題。

（2）傳統(tǒng)的分類垃圾桶，雖然也有多個桶用來分別裝不同種類的垃圾，但是由于各種原因，人們很少會將垃圾放入指定的垃圾桶內。在快節(jié)奏的城市生活中，人們不愿意花時間在區(qū)分垃圾的種類上，所以無論是什么垃圾都丟到了距離自己最近的垃圾桶內。有的人或許有垃圾分類的意識，但是可能對自己要丟的垃圾的種類并不清楚，不得已只好隨便丟。所以，雖然垃圾桶已經(jīng)發(fā)展進步，但是依然無法解決垃圾分類問題，這樣將給垃圾處理帶來困難。

（3）當下垃圾桶的種類很多，但是很多垃圾桶是沒有蓋子的，某些傳統(tǒng)的分類垃圾桶也不例外。很多垃圾帶有強烈的刺激性氣味，時間放久了也會有異味。如果垃圾桶沒有蓋子，這些異味將會對空氣造成污染。有些垃圾桶雖帶有蓋子，但是由于垃圾桶長時間存放垃圾，垃圾桶蓋子上也附著有大量的細菌。當人們打開蓋子丟垃圾，有可能會沾染細菌導致生病。

（4）傳統(tǒng)的垃圾桶多數(shù)是帶有蓋子的，而且絕大多數(shù)垃圾桶是不透明的，這樣工作人員很難判斷垃圾桶內的垃圾是否已滿需要處理。所以，大多數(shù)場所的工作人員是按照固定時間來清理垃圾桶內的垃圾的，這樣將會導致工作人員在規(guī)定時間處理垃圾時，有的垃圾桶內垃圾很少不用處理，有的垃圾桶內垃圾已滿甚至溢出，已經(jīng)對環(huán)境造成了污染，這樣導致工作人員很難高效的對已滿的垃圾桶進行處理。

2 智能語音識別垃圾桶的特點

（1）我們研發(fā)的語音識別智能垃圾桶在傳統(tǒng)的分類垃圾桶的基礎上增加了語音識別功能，當我們對垃圾桶說出所丟垃圾的名稱時，垃圾桶會根據(jù)垃圾的名稱自動判斷出垃圾的種類，然后將對應的垃圾桶的蓋子打開供我們丟垃圾，這樣就很好地解決了垃圾分類問題。這款語音識別智能垃圾桶適用于各種場合，適用于不同的人群，即使不知道垃圾的種類也不會將垃圾丟錯，這樣就方便了工作人員對垃圾進行分類處理，同時也可以在源頭上解決垃圾分類問題。

（2）這款語音識別智能垃圾桶還添加了語音播報功能，在識別出我們所丟垃圾的種類后，還會自動播報一條語音提示，來告訴我們所丟垃圾的種類。這種設計不但給我們科普了垃圾種類的知識，而且實現(xiàn)了人機對話，十分親民。

（3）這款語音識別智能垃圾桶在識別出垃圾的種類后會自動打開對應垃圾桶的蓋子，當垃圾丟進垃圾桶以后垃圾桶的蓋子會自動關閉，防止垃圾桶內的異味擴散到空氣中。在丟垃圾的過程中全程不需要接觸垃圾桶，這樣垃圾桶上附著的細菌就無法沾染到人身上，間接保護了人體。

（4）這款語音識別智能垃圾桶還有自動檢測功能，可以檢測到垃圾桶內的垃圾是否已滿。如果檢測到垃圾桶內垃圾已滿，在垃圾桶上裝有的垃圾已滿指示燈將會亮起來；此時，再識別到垃圾后，垃圾桶的蓋子將不會打開，直到工作人員將垃圾桶內垃圾處理完才能正常使用，這樣方便了工作人員觀察垃圾內的垃圾是否已滿，提高了工作人員的工作效率。

3 智能語音識別垃圾桶設計框圖（如圖1所示）

4 硬件設計

4.1 ARM單片機

ARM單片機采用了新型的32位ARM核處理器，使其在指令系統(tǒng)、總線結構、調試技術、功耗以及性價比等方面都超過了傳統(tǒng)的51系列單片機；同時，ARM單片機在芯片內部集成了大量的片內外設，所以功能和可靠性都大大提高。

圖1 智能語音識別垃圾桶設計框圖

ARM單片機具有統(tǒng)一和固定長度的指令域，使指令集和指令譯碼都大大簡化。其具有一個大而統(tǒng)一的寄存器文件，大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成，使指令執(zhí)行速度更快。用加載/存儲結構，使數(shù)據(jù)處理時只對寄存器操作而不直接對存儲器操作，尋址方式簡單而靈活，所有加載/存儲的地址都只由寄存器的內容和指令域決定，執(zhí)行效率高。每一條數(shù)據(jù)處理指令都對算術邏輯單元和移位寄存器進行控制，以最大限度的提高算術邏輯單元和移位寄存器的利用率。采用自動增減地址的尋址方式，有利于優(yōu)化循環(huán)程序的執(zhí)行；引入多寄存器加載/存儲指令，有利于實現(xiàn)數(shù)據(jù)吞吐量的最大化。

4.2 REC-V2語音識別模塊

REC-V2語音識別模塊采用非特定人（SI）的語音識別技術，對識別聲音沒有特殊要求，可以識別中文普通話、地方方言、外語等。本模塊具有顯著的抗噪性能，在30dB以下基本上能夠完全識別；在30dB到50dB的較吵的環(huán)境中，也能保持90%以上的識別率。

板載FLASH存儲器，無需SD/TF卡即可完成語音識別。語音應答設計，可擴展2GB TF卡，可以任意增加或者修改提示音，提示音可以為短語、歌曲以及各種聲音等，可做一問一答的語音應答。所有語音均可由IDE軟件迅速下載，具備很好的實時性，在語音結束0.5s內即可得到識別答案。

4.3 光電開關模塊

光電開關是傳感器的一種，它把發(fā)射端和接收端之間光的強弱變化轉化為電流的變化以達到探測的目的。由于光電開關輸出回路和輸入回路是電隔離的（即電絕緣），所以它可以在許多場合得到應用。采用集成電路技術和SMT表面安裝工藝而制造的新一代光電開關器件，具有延時、展寬、外同步、抗相互干擾、可靠性高、工作區(qū)域穩(wěn)定和自診斷等智能化功能。

4.4 舵機

舵機是一種位置（角度）伺服的驅動器，適用于那些需要角度不斷變化并可以保持的控制系統(tǒng)，在高檔遙控玩具（如飛機、潛艇模型、遙控機器人等）中已經(jīng)得到了普遍應用。舵機的控制信號實際上是一個脈沖寬度調制信號（PWM信號），該信號可由FP-GA器件、模擬電路或單片機產生。比如：人形機器人的手臂和腿，車模和航模的方向控制等。

5 智能語音識別垃圾桶設計流程圖（如圖2所示）

圖2 智能語音識別垃圾桶設計流程圖

結束語：垃圾的處理問題一直都是一個難題，作為垃圾處理的第一道程序，垃圾桶的設計也是一個重要的課題。垃圾桶一直在更新?lián)Q代，更加智能化更加人性化的設計對于垃圾桶來說是一個永恒的話題。本文的語音智能垃圾桶設計，只是在垃圾桶智能化道路上的一次探索，期待更加智能化的產品推出、普及。