智能垃圾桶(语音版)（有完整资料）-编程阁

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编号：

CJ-51-2021-037

设计简介：

本设计是基于单片机的垃圾桶系统，主要实现以下功能：

可实现通过步进电机完成垃圾桶盖的自动开关
可实现LCD1602显示垃圾桶是否满了以及开盖状态
可实现自动定时喷洒消毒剂消毒，消毒时蜂鸣器报警
可实现检测人员是否靠近，并进行语音播报
可实现当垃圾桶装满时不自动打开当有人靠近时并且语音播报：垃圾桶已满。清理完成后，正常运行

标签：51单片机，TTS语音播报，红外对管，自动消毒

扩展题目：智能语音垃圾桶，智能户外垃圾桶

中控部分概述

本设计的中控部分以STC89C52单片机为核心，负责接收来自输入部分的多种信号，包括人手检测、垃圾桶满溢状态、按键操作等，然后对这些信号进行内部处理。根据处理结果，STC89C52单片机生成相应的控制指令，控制输出部分执行各种动作，如显示状态、语音提示、驱动步进电机开盖关盖、模拟消毒过程、发出声音报警以及点亮指示灯等。STC89C52单片机的强大处理能力和灵活性确保了整个GSM垃圾桶系统的稳定运行和高效响应。

输入部分概述

输入部分由三个关键模块组成：

红外对管模块：该模块通过红外线的发射与接收，能够精确检测到是否有人手靠近垃圾桶以及垃圾桶内部的垃圾是否已满。这是实现垃圾桶智能化控制的重要前提。
独立按键：用户可以通过按下这个独立按键来手动触发垃圾桶的开盖操作，提供了用户与垃圾桶之间的直接交互方式。
供电电路：供电电路为整个垃圾桶系统提供稳定可靠的电源输入，确保各个模块能够正常工作，是系统稳定运行的基础。

输出部分概述

输出部分由六个功能模块组成，用于实现垃圾桶的各种智能化功能：

LCD1602显示模块：通过该模块，用户可以实时查看垃圾桶的当前状态，如是否已满，以及系统的其他相关信息，提高了系统的透明度和用户体验。
语音输出模块：当垃圾桶已满并检测到有人靠近时，语音输出模块会播放“垃圾桶已满”的提示音，以声音的方式提醒用户及时处理垃圾。
ULN2003步进电机及驱动模块：该模块通过控制步进电机的转动，实现垃圾桶盖的开闭操作，提高了垃圾桶的自动化程度和使用便捷性。
继电器模块：继电器模块用于模拟垃圾清理完成后的消毒过程，通过控制继电器的开关来触发消毒设备的运行，增强了系统的卫生性能。
蜂鸣器：在进行消毒操作时，蜂鸣器会发出声音提示，让用户知道当前正在进行消毒过程，提高了系统的安全性和用户感知度。
LED灯：当垃圾桶已满时，LED灯会亮起，以视觉的方式提醒用户垃圾桶的状态，增强了系统的直观性和易用性。

这些输出模块共同协作，使得垃圾桶系统具备了智能化、自动化以及用户友好等多种特性，大大提高了垃圾处理的效率和便捷性。

4 实物制作与调试

4.1 元器件焊接过程

将单片机、电容、电源插口、复位开关、晶振焊接到电路板中，然后接着将蜂鸣器、按键模块、红外感应模块、步进电机连接焊接到电路板，

图4.1实物焊接过程

同样步骤焊接好步进电机驱动模块、语音输出模块及LCD1602显示模块后，将主控制板与电机驱动模块连接，准备下一步调试。最终焊接实物如图4.2所示：

图4.2 模块连接完成图

表4.3为整体电路主要元器件清单

表4.3 主要元器件清单

型号	规格	数量	位置	名称
10K	AXIAL0.4	1	R2	电阻
10uF	DIP-EC2.5X5X11	2	EC1, EC2	极性电容
11.0592M	OSC HC-49S	1	Y1	晶振
1K	AXIAL0.3	4	R1, R3, R4, R7	电阻
3.3K	AXIAL0.3	1	R5	电阻
30P	RAD-0.1	2	C1, C2	无极性电容
3PIN	2.54mm(B3B-XH-A)	1	JP2	插件
4PIN	2.54mm(B4B-XH-AW)	1	JP3	插件
BEEP	BEEP 7.6X12X7.5	1	B1	蜂鸣器
BUTTOM	DIP-6X6X5	2	K1, S2	按键
DC_Socket	DC-002	1	DC1	电源接口
KFT DIP-8X8	KFT DIP-8X8	1	S1	自锁开关
LCD1602	LCD1602	1	LCD1	显示模块
LED	LED5-BLUE	3	D1, LED1, LED2	发光二极管
PNP	TO-92A	2	Q1, Q2	PNP三极管
Res2	AXIAL-0.4	1	R6	Resistor
SRD-05VDC-SL-C	SRD-C_B	1	JK1	5V一组转换
STC89C52	DIP40_MH	1	STC1	51单片机
ULN2003	DIP16	1	U1	电机驱动
电机	2.54mm(B5B-XH-A)	1	JP1	插件
红外对管	红外对管	2	U2, U3	红外对管
跳线	Pin HDR1X2/2.54mm-S	2	J1, J2	排针
下载口	Pin HDR1X3/2.54mm-S	1	JD1	下载口2.54排针

4.2 软硬件联合调试

第一步，接通电源，仔细观察。接通电源，观察电路是否有烧毁短路的现象，如发出现不对劲情况，应立即拔掉电源，重新检查电路，发现问题，再次检查无误后重新插电调试。

第二步，静态测试。在信号的输入端加入固定的电流信号，确保一切安全进行，然后开始调试，先拿万用表来检测电路中提前设定点的电压，得出数据和理论值相对比，分析数据得出电路是否正常工作的结论，如果判断不正常，那么可以通过更换元器件或者调解电压参数使电路达到直流工作的要求。

第三步，动态测试。动态测试是建立在上一步静态测试的基础上进行的，给输入信号中加入适当的电流信号，根据输出信号的流量，用示波器依次检测每一个测试点的波形，通过观察波形来发现异常。如果出现异常，应该分析故障原因然后进行排除，处理故障后再进行调试直至符合工作要求。

第四步，整体测试。连接每个电路模块后，Down下单片机程序，打开程序和电源，检查确保硬件的正常运行，保证无信号干扰。

最后进行硬件调试，在确保各个元器件没有问题后，再次检查电路是否有短路，焊接问题引起的引脚间短路或者虚焊情况，防止因为自身技术问题对电路板造成损坏而影响设计结果。成品完成后开始通电检测，使用万能表仔细检测各个引脚的状态是否正确，检测各个模块输出电压是否正确，数据无误后开始检测垃圾桶的功能，确保智能垃圾桶具有本次设计的目的功能。

4.3 调试结果

经过本次毕业设计，最终结果完成了预定的目标，本次设计的智能垃圾桶的功能满足以下要求：

自动开关功能，当有人接触会感应位置时通过步进电机完成垃圾桶盖的自动开关，也可以通过开关按键打开关闭垃圾桶，正常状态下垃圾桶盖打开5s后会自动关上。

（2）可实现垃圾桶满箱时不会打开并且有人接触时进行语音播报：垃圾桶已满。清理完成后，正常运行。

（3）可实现定时喷洒消毒剂消毒，正常工作下每隔5分钟垃圾桶内部通过继电器控制定时喷洒消毒液清洁环保，此时蜂鸣器会工作提醒。

垃圾桶连接上电源，打开开关，显示屏如图4.3所示，此时垃圾桶为正常关闭状态。

图4.4垃圾桶盖正常状态

当有人用手触发红外电管检测时，垃圾桶盖会打开，此时屏幕显示“open，”如图4.4所示，表示垃圾桶为打开状态，等人投放完垃圾后，5s后垃圾桶盖会自动关闭，继续显示“close”。

图4.4 垃圾桶打开状态

设计摘要：

如今科技的发展日新月异，我们的生活水平也不断增高，与之伴随的生活废弃资源也越来越多。自古以来关于垃圾的回收离不开垃圾桶。在现如今的生活中，垃圾桶随处可见，从最早的无盖到翻盖，再到踩踏式，可以看出垃圾桶也随着人们的生活水平而一步步提高。

如今垃圾桶也在走向智能化，在之前大家都觉得智能垃圾桶目的是方便清理人们日常的生活垃圾，再靠高科技技术和设备进行垃圾自动分类管理然后回收。而如今快速发展的科技，智能垃圾桶能做到的远远不止这些。传统垃圾桶由于扔垃圾需要手动动翻盖，各种垃圾混在一起，造成回收难度大等问题已经逐渐被淘汰，智能垃圾桶将会作为新时代产品为方便人们的生活而出现。

本次设计内容是以STC89C52单片机为核心控制器，加上其他硬软件模块等一起组成智能垃圾桶。该系统通过步进电机完成垃圾桶自动开关盖显示垃圾是否已满，由继电器控制仪定时喷洒消毒液，LED灯亮起，蜂鸣器报警提醒。通过人工语音提醒垃圾桶装满并提醒清理后自动运行。该系统操作方便，非常适合人们使用。